Актуальность темы
Цель и задачи исследований
Научная новизна полученных результатов
Обзор существующих исследований и разработок.Обоснование регламента поиска
Выводы
Перечень источников
Актуальность темы
В последние десятилетия в Украине обострилась проблема твердых промышленных (ТПО) и бытовых отходов (ТБО) в первую очередь ввиду огромного и все время, нарастающее количество, разнообразность свойств и источников генерирования, отсутствие высокопроизводительных, экологически чистых процессов их переработки.
Особенно сложная ситуация сложилась с бытовыми отходами, которые накапливаются на свалках и полигонах не придерживаясь мероприятий по защите окружающей среды, хотя ТБО содержат большое количество ценных вторичных компонентов, которые могут и должны быть использованы для дальнейшей переработки
Одной из главных задач программы обращения с ТБО, принятой Кабинетом Министров Украины на 2005-2011 годы, является создание эффективного использования ТБО как энергоресурс и опытно- промышленное внедрение комплексной переработки и утилизации их ресурсоценных компонентов. Особенной ценностью обладает полимерная составляющая ТБО
С развитием индустрии упаковочных материалов их составляющая в массе бытовых отходов превысила 12%.Мировое производство пластических масс развивается быстрыми темпами и на сегодняшний день их объём составляет более 100 млн. т/год, что превышает объём мирового производства металлов. Разнообразные полиэтиленовые упаковки различной плотности, ПЭТ-бутылки, одноразовая посуда, упаковки для длительного хранения пищевых продуктов с добавлением консервантов- всё это неполный список полимеров поступающих на городские свалки. Пока не представлена общегосударственная программа по утилизации полимеров, наводнивших городские свалки, не разработана также законодательная база регулирующая организацию полигонов для свалок, что становится важнейшей проблемой для густонаселенных массивов, и чрезвычайно острой проблемой для здоровья людей живущих вблизи мест где происходит несанкционированное сжигание полимерных отходов.
Отечественные предприятия по производству полимеров не представляют экологической проблемы ввиду задействованности лишь 15% мощностей, а производственные отходы не превышают 0,3-0,5% от объема выпуска и утилизируются самостоятельно предприятиями. Однако, количество потребляемых населением полимерных материалов не уменьшается, а наоборот, возрастает за счет импорта полимерных материалов, в основном упаковочных. Так хотя полиэтилентерефталат(ПЭТФ) В Украине не производится, ежегодно перерабатывается в бутылки для напитков свыше 60000 тонн, что составляет примерно 800 млн. штук бутылок в год. Огромен также наплыв импортных многослойных комбинированных пленок и поливинилхлоридных материалов, особо опасных при сжигании.
Таким образом, на сегодняшний день тема переработки полимерной составляющей является очень актуальной. Проблема еще больше обостряется в условиях Украины, где культура обращения с отходами очень низкая, количество инвестиционных проектов вовлеченных в общегосударственные программы мало.
Связь темы работы с научными программами, планами, темами
Базой для подготовки работы были НИР, выполненные кафедрой МАХВ ДонНТУ, утвержденные Министерством образования и науки Украины и направленные на разработку новой техники и технологии комплексной переработки твердых отходов: гостема № Г-11-97 «Поиск и разработка путей и средств переработки промышленных и бытовых отходов» (ГР 01970008273) и гостемами № Г-19-2000 «Разработка научных основ создания техникип и технологии глубокой переработки многокомпонентных смесей промбытотходов» (ГР 0100U001042).А также НИР НТУУ «КПИ»(г.Киев)
Цель и задачи исследований
Цель работы- выбрать технику и технологию для переработки полимерных отходов на базе уже существующего отечественного оборудования. Разработать рекомендации для оборудования работающего с первичным сырьём для перехода на полимерные отходы.
Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
-проанализировать сырьевая база, масштабы образования и накопления полимерных отходов и существующие технологии их переработки;
-собрать наиболее типовые образцы полимерных отходов и создать схему обращения с ними;
-сделать выбор оборудования при помощи программного обеспечение на примере экструдера;
-получить на опытной установке продукцию из вторичного сырья, а именно безнапорную труба диаметром 40 мм;
-проанализировать все стадии переработки- измельчение, промывка, сушка, экструзия- обозначить основные проблемы связанные с переходом на вторичное сырьё и методы их решения;
-сделать калькуляцию себестоимости изготавливаемой продукции и провести качественное и ценовое сравнение с продукцией из первичного сырья.
Объект исследования- полимерная составляющая твердых бытовых отходов.
Предмет исследование- процесс переработки полимерной составляющей ТБО, полученной в результате воздушной сепарации.
Методы исследования- вторичная продукция из смесей полимерных отходов получена методом дисковой экструзии. Построение математической модели состав- свойства и других моделей, которые описывают влияние факторов процессов дисковой экструзии, базируется на методах планового эксперимента и математической статистики.
Научная новизна полученных результатов
1.Впервые предложено разделение полимерной составляющей от ТБО только методом аэросерерации;
2.На базе только существующего отечественного оборудования предложена технологическая схема переработки, что в десятки раз уменьшает капитальные вложения в данное производство изделий из вторичного полимерного сырья.
3. Впервые методами анализа были разработаны рекомендации по эксплуатации оборудование предназначенное для работы с первичным сырьём для перехода на работу со вторичным полимерным сырьём.
4.Экспериментально обоснован диаметр диска экструдера, необходимый зазор и другие характеристики для успешной переработки полимерных отходов.
5.Предложенная схема экономически обоснована, рассчитана калькуляция себестоимости изготавливаемой продукции.
Обзор существующих исследований и разработок.Обоснование регламента поиска.
Цель поиска: перспективные направления усовершенствование технологии и оснащение для переработки полимеров.
Страна, которая разрабатывает этот вид техники - РСФСР, СССР, ФРГ.
Регламент поиска
Предмет поиска: тема - технологии и оснащение переработки полимеров; объект - дисковый екструдер, диск, формирующая головка.
Цель поиска: выяснение перспективных направлений усовершенствование технологии переработки полимеров.
Страна поиска: РСФСР, СССР, ФРГ.
Классификационные индексы: В29F3/04, B29C47/52, B29C47/50,B29F3/02.
Время поиска: 1976 -1998 года.
Источника поиска: национальные и зарубежные патентные бюллетени, описания изобретений.
Справка о поиске
Задача на проведение патентных опытов ЛМ8110.1243. 10.11.2003
Код этапа Проектирование аппарата ЛМ8110.1243.000.
Дата и № регламента поиска № ЛМ8110 10.12.2003
Начало поиска 10.12.2003
Поиск проведен по следующим материалам
Выводы
1. Получено экспериментальное подтверждение эффективности переработки полимерных отходов входящих в состав ТБО в продукцию.
2. Описаны все промежуточные процессы для переработки многокомпонентной смеси полимерных отходов.
3. Даны рекомендации по эксплуатации оборудования изначально работающего на первичном сырье
4. С помощью программного обеспечения был подобран дисковый экструдер с диаметром диска 320 мм, оптимально подходящий для работы с полимерными отходами.
5. Определен оптимальный размер полимера после измельчения
6. Экспериментальным путем определена необходимая влажность сырья перед экструдером, которую добиваются в сушильном аппарате
7. Создана математическая модель процесса переработки и установлена зависимость зазора между дисками и исходного сырья.
8. Сделана калькуляция себестоимости полученной продукции и сделана сравнительная характеристика продукции из первичного и вторичного сырья.
Перечень источников
1. Радченко Л. Б. Переработка термопластов методом экструзии. К., Институт содержания и методов обучение, 1999 - 220 с.
2. Горбацевич А. Ф. Курсовое проектирование из технологии машиностроения. Г., Выш. шк., 1975 - 287 с.
3. Розенплентер А. Э., Белетская М. Г., Панишева Т. В. Методические указания для выполнения экономической части дипломного проекта для студентов специальности "Автоматизация химико-технологических процессов". К., КПИ, 1993. - 16с.
4. Косилова А. Г. Справочник технолога-машиностроителя. Г., 1986 - 288 с.
5. Марчевський В.Н. Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектів. "Требования к оформлению текстовой документации". К., КПІ, 1989 - 64 с.
6. Лукач Д. Д., Рябінін Ю.Э. Смесительные машины для пластмасс и резиновых смесей. Г., Машбуд., 1972 - 272 с.
7. Остапчук Ю. Г., Язловицкий М. Л., Бернацкий В. В. Дисковые екструдери. Х., Техника, 1972 - 132 с.
8. Грифф А. А. Технология экструзии пластмасс. Г., Мер, 1978 - 365 с.
9. Черкасов И. М. Охрана работы на предприятиях химических производств. К., Высшая школа, 1982 - 127 с
10. Утилизация твердых отходов Т.2 Перевод с англ. Под ред. Вилсона Д.М.:Стройиздат, 1985,347 с.
11. Экология города: учебник.- К.: Либра,2000.-464с.
12. Вашкулат Н.П., Никула Р.Г. Тетенева И.О. и др. Санитарно-гигиеническая оценка методов утилизации отходов мусоросжигательного завода «Энергия»// Гигиена населенных пунктов.-Киев-2002.-Вп.40.-с.116-119.
13. Санитарная очистка и уборка насаленных пунктов; Справочник.- М.:Сиройиздат, 1995.-250 с.
14. ДСТУ 3911-99 (ГОСТ 17.9.0.1-99). Охрана природы. Обращение с отходами. Выявление отходов и подача информационных данных об отходах. Общие требования.
15. Люшуков О.В. Инженерно-экологические условия, определяющие предпосылки резервирования территорий для безопасного сооружения и благоустройства полигонов ТБО. В кн.: Полимерные отходы в коммунальном хозяйстве, Харьков, 2004, с.360-362.
