ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС РЕЦИКЛИНГА ОТХОДОВ АКРИЛОВОГО ВОЛОКНА «НИТРОН»

Кузьменков О. О., Белорусский национальный технический университет, Минск, Беларусь

Отходы полимеров являются ценными материалами, которые могут быть переработаны с получением исходных полимеров, наполнителей, армирующих элементов, мономеров, других химических соединений, пригодных для использования.

На примере рекультивации шламонакопителя ОАО «Полимир» (г. Новополоцк, Витебская обл.) предлагается технология рециклинга отходов акрилового волокна «нитрон» (ОАВН) в дешевое полимерное сырье для текстильной, трикотажной, мебельной, строительной, автомобильной и дорожной промышленности, а также для производства искусственного меха и ковровых изделий.

Шламонакопитель представляет собой яму глубиной около 5 м и площадью несколько гектаров, куда сбрасывается производственный шлам, основу которого составляют ОАВН. По заполнении шламонакопитель покрывают слоем грунта до 1 м.

Для производства акрилового волокна в ОАО «Полимир» используют две технологии полимеризации акрилонитрила с сомономерами: по солевому способу фирмы «Courtaulds» (Великобритания) и по диметилформамидному способу фирмы «SNIA BPD» (Италия).

Важнейший этап в создании системы рециклинга любых отходов — разработка на них технических условий.
Внешний вид ОАВН должен соответствовать описанию, приведенному в табл. 1.

Характеристика различных марок акрилового волокна «нитрон»

Марка	Описание волокон
Н-1	Блестящие крашенные поверхностным способом
Н-2	Блестящие крашенные в массе
Н-3	Блестящие отбеленные
Н-4	Блестящие отбеленные крашенные поверхностным способом
Н-7	Матированные отбеленные
Н-8	Матированные отбеленные крашенные поверхностным способом
НД-1	Блестящие неокрашенные
НД-4	Блестящие крашенные поверхностным способом
НД-5	Матированные неокрашенные
НД-6	Матированные крашенные поверхностным способом или оптически отбеленные

ОАВН имеют различную длину и цвет, влажность 10–30 %, количество примесей 3–8 мас. %. Упаковывать их следует в полиэтиленовые мешки по 14 кг (ГОСТ 1781). Маркировка наносится на этикетку и должна содержать следующие данные: наименование предприятия и его адрес; товарный знак; наименование продукции; массу нетто; дату изготовления; условия хранения; обозначение технических условий; срок годности; манипуляционные знаки «Беречь от влаги», «Крюками не брать» по ГОСТ 14192.

Согласно исследованиям Минздрава РБ (Акт № 0115/4233/08-01), ОАВН относят к IV классу опасности, токсичных соединений в воздухе они не образуют, устойчивы к возгоранию, взрывобезопасны.
При проведении погрузочно-разгрузочных работ, фасовке и применении ОАВН допускается поступление в воздух вредных веществ, концентрация которых не должна превышать гигиенические регламенты, установленные СанПиН № 11-19 и ГОСТ 12.1.005 (табл. 2).

ПДК поступления вредных веществ в воздух рабочей зоны

Периодичность контроля вредных веществ в воздухе рабочей зоны зависит от их класса опасности и осуществляется в соответствии с п. 3.2.5 СанНиП № 11-19.

Каждую партию ОАВН необходимо подвергать приемо-сдаточным испытаниям по всем показателям технических условий. При получении неудовлетворительных результатов хотя бы по одному из показателей проводят повторные испытания, результаты которых распространяются на всю партию и являются окончательными.

Транспортирование ОАВН может осуществляться автомобильным транспортом в соответствии с действующими правилами перевозок грузов. Срок годности ОАВН практически неограничен.
Для санитарно-химических и токсикологических исследований ОАВН, накопленных в рекультивируемом шламонакопителе ОАО «Полимир», были отобраны отходы производства метилметакрилата — плотные куски полимера белого цвета и волокна различных цветов.

Для определения миграции свинца, меди, цинка, калия и марганца готовили вытяжки (экспозиция 10 суток) в ацетатно-аммонийный буфер (pH = 4,8), для определения миграции Cr⁶⁺— в 1 н раствор азотной кислоты.
Токсикологические эксперименты проводили на молодых половозрелых белых крысах-самцах с массой тела 200–220 г.

Результаты гигиенической экспертизы представлены в табл. 3, 4. В таблицах даны уровни выделения веществ из усредненной пробы отхода.

Примечание: здесь и далее «н. о.» — не обнаружено в концентрациях ниже чувствительности метода определения.

Содержание вредных веществ в водных вытяжках из ОАВН

Обнаружена миграция диметилформамида в воздушную среду на уровне 13,4 мг/кг отходов. Миграция других веществ не выявлена.

Для токсикологических исследований использовали водную вытяжку ОАВН (соотношение 1 г : 2 см³).

Установлено, что внутрижелудочное введение белым крысам водной вытяжки ОАВН в объеме 1,5 мл на 100 г массы тела не вызвало появления симптомов интоксикации. Животные оставались активными, хорошо поедали корм. Внешний вид и поведение подопытных не отличались от контроля в течение 14 дней наблюдения. Поэтому можно утверждать, что изученные ОАВН относятся к малоопасным химическим соединениям, LD₅₀750 мг/кг.

Определение класса токсичности ОАВН по критериям вредного воздействия проведено в соответствии с Методическими рекомендациями по определению класса токсичности промышленных отходов № 4286-87 от 07.05.87 г. (табл. 5).

Критерии вредного воздействия и данные расчета класса токсичности для тяжелых металлов в ОАВН

Металл	Содержание в пробе, т/т	ПДК в почве, мг/кг	Растворимость соединений в воде	Индекс токсичности, К_i
Свинец	27∙10^-10	6,0	Нерастворимы	2222222222,22
Медь	48∙10^-11	3,0		2083333333,3
Цинк	84∙10^-11	23		27380952380,9
Марганец	116∙10^-11	60,0		51724137931,0

При расчете суммарного индекса токсичности ОАВН приняты во внимание главные токсиканты — диметилформамид и метилметакрилат, индексы токсичности которых составляют соответственно 3,675 и 175,652, а содержание в ОАВН — 138 и 0,27 мг/кг. Суммарный индекс токсичности ОАВН — 44,80, класс токсичности — 4-й.

Комплексные исследования, на базе которых при участии автора разработаны технические условия, подтвердили целесообразность рециклинга ОАВН и его безопасность для человека и окружающей среды.
Технологический процесс отличается простотой и низкой трудоемкостью. Он включает вскрытие шламонакопителя, извлечение, предварительную очистку, складирование, сортировку и упаковку ОАВН, доставку в производственный корпус, оснащенный оборудованием для их переработки во вторичное полимерное сырье.

Очистка от механических примесей осуществляется в специальных центрифугах после обработки ОАВН в моечных машинах и сушки в промышленных калориферах. Очищенные и высушенные волокна подвергают вторичной сортировке и упаковке в специальные контейнеры, которые взвешивают и маркируют стандартными бирками, где указывают все необходимые для продажи сырья данные: марку волокна, сорт, номер технических условий, поставщика и вес сырья.

Разработанный технологический процесс переработки отходов акрилового волокна «нитрон» во вторичное сырье отличается высокой эффективностью.

The technical specification for the Nitron acrylic fibre waste generated by the OJSC «Polymir» Plant (Novopolotsk, Vitebsk Oblast) has been developed. The paper describes an effective recycling process that enables the production of cheap polymeric raw material that can be further used in textile, knitted, furniture, building, automobile and road industry, and also for manufacture of artificial fur and carpets.

Кузьменков Олег Олегович, канд. техн. наук, доц., Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65, Минск, 220027, Беларусь. Тел. (17) 231-34-17. E-mail

Вещество	ПДК, мг/м³	Класс опасности
Диметилформамид	10	II
Метилметакрилат	10	III
Нитрон	5	III

Вещество	Содержание, мг/кг отходов
Вещество	pH = 5,5	pH = 8,0
Ацетон	н. о.	н. о.
Демитилформамид	135	138
Формальдегид	н. о.	н. о.
Метилметакрилат	0,26	0,26
Винилхлорид	н. о.	н. о.
Нитрил акриловый кислоты	н. о.	н. о.
Бензол	н. о.	н. о.
Толуол	н. о.	н. о.
Цианиды	н. о.	н. о.
Хлористый водород	н. о.	н. о.

Металл	Содержание, мг/кг воздушно-сухого образца
Ртуть	н. о.
Свинец	2,70
Цинк	0,84
Медь	0,48
Калий	н. о.
Марганец	1,16
Хром	н. о.