Переработка строительных отходов

Очистка города от строительных отходов является неотъемлемой частью общей схемы санитарной очистки населённых мест от промышленных и бытовых отходов.

Основными требованиями к организации схемы очистки города от строительных отходов должны являться как экологическая безопасность, так и минимальные затраты с получаемой максимальной прибыли от реализации вторичных строительных материалов.

Ежегодно в стране образуется около 6 млн. тонн отходов бетона и железобетона, а в ближайшее время прирост объёма бетонного лома при разборке зданий и накоплении некондиционных конструкций достигнет 15-17 млн. т в год.

В настоящее время большая часть из образующихся в городах строительных отходов вывозится на полигоны и свалки, в том числе несанкционированные, что отрицательно сказывается на экологической ситуации в городах.

В то же время, отходы строительного производства представляют собой вторичное сырье, использование которого после переработки на вторичный щебень и песчано-щебёночную смесь позволит снизить затраты на новое строительство объектов города и, одновременно, позволит уменьшить нагрузку на городские полигоны, исключить образование несанкционированных свалок, а также сократить земляные ресурсы, отводимые под размещение новых свалок.

Виды и источники образования отходов. Строительные отходы образуются главным образом при выполнении следующих видов работ:

· реконструкция зданий и сооружений;

· ремонт зданий и сооружений;

· производство строительных материалов, деталей и конструкций;

· снос зданий и сооружений;

· новое строительство.

При проведении указанных работ образуются: отходы бетона и железобетона; сколы асфальта; отходы керамзитобетона; отходы древесины; лом чёрных металлов; отходы рубероида; отходы битума (мастики); бой асбошифера; стеклобой; использованный санфаянс; бой кирпича; отработанный раствор и т.д.

Очистка города от строительных отходов предусматривает переработку части отходов во вторичное сырьё; вывоз и захоронение той части отходов, которая не может быть использована как вторичный строительный материал.

Преимущества рециклинга строительных материалов заключаются в следующем:

· отпадает необходимость захоронения на свалках;

· сберегаются сырьевые ресурсы;

· уменьшается необходимость в транспортировке отдельных видов сырья и отходов на полигоны захоронения;

· снижается нагрузка на природную среду в результате уменьшения добычи исходных материалов.

Переработка строительных отходов. Переработку бетонных и железобетонных изделий, полученных в результате сноса крупнопанельных жилых домов и промышленных сооружений, осуществляют на стационарных, сборно-разборных и мобильных (передвижных и самоходных) дробильно-сортировочных установках.

К стационарным относятся, как правило, установки, состоящие из двух или трёх модулей. В первом из них осуществляется приёмка и первичная переработка поступающих отходов. Стационарные установки имеют приёмный бункер, пластинчатый транспортёр, пост предварительной сортировки. Древесные материалы, пластмассу и прочие включения отделяют вручную.

Затем отходы поступают в дробилку, далее к магнитному сепаратору, где извлекаются все металлические включения. Подготовленная масса поступает на грохот, где разделяется на фракции, количество которых зависит от количества ярусов грохота. Крупные обломки, не прошедшие грохот, возвращаются обратно в дробилку или же подаются транспортёром во второй модуль установки, который по составу оборудования аналогичен первому.

Такие установки обычно размещают на пересечении крупных транспортных коммуникаций (автомобильных, водных, железнодорожных) вблизи городов. К размещению установок предъявляют такие же требования, как и к предприятиям стройиндустрии. На стационарные установки поступают предварительно отсортированные по видам строительные отходы: бетон, железобетон, кирпич, камень, асфальт и пр.

Сборно-разборные дробильно-сортировочные установки, как правило, состоят из компактных блоков, которые устанавливаются на заранее подготовленные фундаменты.

Поступающие строительные отходы сортируют с помощью экскаватора. Крупные громоздкие отходы, такие как ригель, плиты, панели откладывают для дальнейшего дробления гидромолотами или бетоноломателями, остальной материал подаётся в загрузочный бункер, откуда скребковым транспортёром поступает в сортировочный барабан, где происходит его разделение по фракциям. В процессе разделения отсасываются лёгкие фракции: дерево, бумага, пластмасса и др. При подаче материала к следующему посту производят отделение магнитным сепаратором металлических включений, а также ручную сортировку по извлечению деревянных элементов, картона и др. неминеральных отходов. Затем материал поступает в дробилку, где из крупных отходов получают щебень.

Сборно-разборные дробильно-сортировочные установки размещаются преимущественно в местах сосредоточения массовой переработки строительных отходов, как правило, в промышленных зонах или местах сноса микрорайонов крупнопанельных домов. К ним предъявляют повышенные (по сравнению со стационарными) экологические требования: минимальный уровень шума, замкнутый цикл отсоса воздуха с его очисткой от мусора и пыли, оборотное водообеспечение.

К третьему типу установок, перерабатывающих строительные отходы, относятся мобильные (передвижные самоходные) дробильно- сортировочные установки. Такие установки выпускаются на гусеничном и колёсном ходу. Мобильные установки состоят из смонтированного на шасси силового агрегата (обычно дизельэлектрического), приёмного бункера, дробилки, магнитного сепаратора, поста ручной сортировки, системы транспортёров, сортировочного барабана, раздаточного транспортёра.

Установка из транспортного положения переводится в рабочее состояние за 2-3 часа. Мобильные установки отличаются пониженной мощностью, малошумностью. Эти качества позволяют применять установки в условиях жилых кварталов, сноса рассредоточенных объектов, а также реконструкции ветхого жилого фонда и др.

Полученный после переработки мобильными установками вторичный материал используется в основном на засыпки котлованов, устройство дорог и проездов.

Технологические схемы переработки строительных отходов. Главная цель, которую преследуют фирмы, перерабатывающие отходы, – возможность выгодной продажи получаемых материалов, преимущественно щебня различных фракций и песка. Для достижения этой цели нужна уверенность, что засорённое посторонними предметами сырьё после переработки останется однородным по качеству щебнем и песком. При такой постановке вопроса становится необходимым изъять из помола посторонние включения: разрушаемые конструкции зданий, которые нельзя переработать в щебень, – сломанную арматуру, стекло, пластмассу, дерево, бумагу и т.д. Как правило, предусматривается выделение стальных элементов после первичного или вторичного дробления. В зависимости от состава перерабатываемых материалов и требований к продукции могут применяться различные технологии.

Значительное разнообразие вышеуказанного оборудования позволяет комплектовать технологические линии в соответствии с конкретными условиями:

· с одностадийным дроблением, без разделения на фракции и выделением отходов;

· с двухстадийным дроблением без сортировки;

· с одно – или двухстадийным дроблением и сортировкой при получении одной или нескольких фракций продукции.

Дробление является самым дорогим по стоимости процессом в связи с необходимостью замены быстроизнашивающихся частей, а также по расходу энергии. Поэтому основной принцип переработки строительных отходов – не дробить ничего лишнего. Кроме того, при дроблении однородных по размерам кусков получается наименьшее количество пыли, всегда нежелательной и невыгодной во всех отношениях: техническом, гигиеническом и экологическом. Отсюда вытекает второй принцип: разделение отходов по крупности с последующим дроблением.

Вышесказанное обуславливает следующую схему главных процессов переработки строительных отходов: подготовка материалов к первичному дроблению; первичное дробление; отделение металла; отсев мелкой фракции, удаление дерева и пластмассы; вторичное дробление; сортировка по фракциям.

Отходы бетона и железобетона. Технологический процесс переработки железобетонных изделий состоит из двух этапов: предварительного разрушения изделий с отделением арматуры и окончательного вторичного дробления отделённой массы бетона. Предварительное разрушение допускается производить любым рекомендуемым в строительной практике методом – механическим, гидродинамическим, взрывным, электроимпульсивным и другими способами, обеспечивающими извлечение и отделение арматурного каркаса от бетона со смесью. Механические комплексы обеспечивают предварительное разрушение железобетонных изделий с извлечением арматуры и последующей её утилизацией. Повторное дробление, измельчение и фракционирование заполнителей при механическом способе производится по технологии, аналогичной той, что применяется для получения заполнителей из природных каменных материалов. При производстве работ по разрушению железобетонных изделий рекомендуется предварительная сортировка по маркам бетона. Результаты исследований показали, что использование щебня из дробленого бетона возможно в производстве бетона, где рекомендуется использование в качестве заполнителя гравия.

Обобщение отечественного и зарубежного опыта повторного использования бетона дало возможность применять в качестве заполнителя при приготовлении бетонной смеси дробленый бетон. (ГОСТ 26633–85). Одновременно в «Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий сборного железобетона» были внесены и требования по вопросам утилизации бетонных отходов и некондиционного железобетона. Американские учёные, имеющие многолетний опыт переработки бетона, подчёркивают высокую экономичность процесса. Так, например, стоимость 1 т природного заполнителя составляет 3,3 долл., а 1 т вторичного заполнителя – 1,67 долл.

На основании анализа накопленного отечественного и зарубежного опыта можно сделать вывод, что полученный после переработки бетона вторичный щебень рекомендуется использовать при устройстве подстилающего слоя подъездных и малонапряжённых дорог, фундаментов под складские, производственные помещения и небольшие механизмы; при устройстве основания или покрытия пешеходных дорожек, автостоянок, прогулочных аллей, откосов вдоль рек и каналов; в приготовлении бетона, используемого для устройства покрытий пешеходных дорожек, внутренних площадок гаражей и сельских дорог; заводском производстве железобетонных изделий прочностью до 30 МПа.

Переработка старого асфальтобетона осуществляется методами холодной и горячей регенерации. При холодной регенерации предусматривается приготовление асфальтобетонной смеси на месте с добавлением битума и пластификаторов. При горячей регенерации асфальтобетонные смеси из новых и повторно используемых материалов готовятся горячим способом на асфальтобетонном заводе, количество повторно используемых материалов обычно достигает 50-60 %. Поэтому на асфальтобетонных заводах в настоящее время обязательно предусматривается технология повторного применения асфальтобетона.

Древесные материалы. При сносе крупнопанельных домов отходы древесины составляют до 5 %, а при реконструкции – до 30 %. К числу этих отходов относятся: элементы встроенной мебели крупнопанельных зданий; столярные изделия, полы, а также строительные леса, поддоны, опалубка и т.д. Эта древесная масса может быть использована для получения так называемой дроблёнки в качестве сырьевого материала. Поступающие отходы древесины дробятся и направляются в бункер древесных отходов. В бункере древесные отходы подвергаются гидролизу, т.е. обработке паром, создаваемым автономным парогенератором. В нижней части бункера продольно по отношению к приёмному «окну» расположены несколько пар встречающихся валов (рыхлители) с размером пропускной ячейки 160 мм. Рыхлители обеспечивают следующие функции: «затягивание массы», первичное измельчение (калибрование массы), просыпь калиброванной массы на расположенный под ним ленточный конвейер. Конвейер обеспечивает перемещение массы, причём на приводном барабане конвейра расположены постоянные магниты. Удерживаемый магнитом на вращающемся барабане металл отделяется от него специальными отбойниками. Расположенный последовательно за конвейером ленточный транспортёр перемещает массу древесных отходов в молотковую дробилку, где она измельчается до фракций размером не более 10 мм и далее поступает в термополидезинтегратор.

Термополидезинтегратор состоит из пяти моноблоков, расположенных друг под другом на единой боковой оси – стойке, обеспечивающих ступенчатый размол сырья рабочими лопастями ножей до фракций на выходе с размером частиц не более 0,01 мм. Ножи сопредельных моноблоков имеют разнонаправленное вращение, создавая ударно-режущий эффект «суммированных скоростей», воздействующих на массу, причём число оборотов и количество ножей на валах от секции к секции возрастает. В нижней части данного модуля расположен теновый нагреватель с температурой в рабочей зоне 160-170 °С, через который подаётся воздушный поток, создаваемый вентилятором, этим обеспечивается интенсивное просушивание массы во взвешенном состоянии и её пневматическая передача в накопительный бункер.

Из бункера в дозированном виде древесная масса подаётся в смеситель, где в шихту вносятся добавки (3-4 %-ные растворы фтористого натрия (антисептик), соли аммония (антипирен), а также вода. Подача в смеситель основного сырья, добавок и воды осуществляется дозатором. В смесителе рабочая масса перемешивается до однородного гомогенного состояния и подаётся на горизонтальный пресс высокого давления, который осуществляет прессование профильных заготовок (основы декорпанелей заданной длины).

Фарфоро-фаянсовые отходы. Опыт использования отходов фарфорофаянсовой промышленности известен как в России, так и за рубежом.

Интересен опыт Ангренского керамического комбината, использующего отходы, образующиеся при обжиге санитарной керамики. Количество таких отходов на предприятии составляет 60 т/месяц. Эти отходы используются для приготовления литейной массы. Ещё 60 т/месяц образуется на переделах литья и сушки. Эти отходы после роспуска, фильтр-прессования и промина полностью возвращаются в производство в качестве массы для изготовления товаров народного потребления: декоративных ваз, чайников, пиал.

Отходы завода санитарных приборов г. Лобня Московской области повторно используются при производстве керамики. Технология переработки отходов включает: измельчение на щековой дробилке, измельчение на бегунах, измельчение в шаровой мельнице сухого помола. Далее измельчённые отходы направляются в шаровую мельницу мокрого помола, где перемалываются с основной массой, идущей на изготовление керамики. За рубежом существует несколько направлений по использованию фарфоро-фаянсовых отходов: в Болгарии разработан состав шихты для производства облицовочных декоративных керамических плиток, куда входят следующие отходы: 20-80 % санитарно-технической керамики, 40-90 % фаянсовой плитки, 10-70 % фарфора, 5-30 % листового стекла, 10-40 % тарного стекла, 10-20 % стеклянных абажуров. Материалы измельчают отдельно друг от друга на бегунах или шаровой мельнице до размеров частиц не более 5 мм, после чего смешивают в определённом соотношении и гомогенизируют. К смеси могут быть добавлены и отходы металлургической промышленности (например, шлаки) или приготовленные специально для этой цели красители. Изделия формуют путём полусухого прессования или шликерного литья. Готовую продукцию можно использовать в качестве декоративного материала.

Переработка полимерной части отходов. При реконструкции и сносе жилых зданий образуются следующие виды полимерных отходов:

· линолеум и полимерная плитка;

· пластмассовые трубы водоснабжения и канализации;

· поручни перил лестничных маршей.

Линолеум и полимерная плитка. Линолеум и полимерная плитка, образующиеся при сносе зданий, изготовлены из пластиков поливинилхлорида, они бывают основные и безосновные. Обычно линолеум и полимерная плитка загрязнены остатками мастик, используемых для их укладки, и как вторичное сырьё ценности не представляют. Эффективных технологий для переработки линолеума и плитки в настоящее время нет. Возможно использование этих отходов в измельчённом виде как добавок при производстве афальтобетонных смесей.

Поручни перил лестничных маршей изготовлены из пластиков, поливинилхлорида. Поручни могут быть переработаны во вторичное сырьё измельчением на роторных дробилках типа ИПР-400, ИПР-300.

Пластмассовые трубы водоснабжения и канализации и электропроводки. Пластмассовые трубы изготавливаются из поливинилхлорида, полиэтилена высокой и низкой плотности. Пластмассовые трубы из поливинилхлорида как вторичное сырьё ценности не представляют. Пластмассовые трубы из полиэтилена низкой и высокой плотности могут быть переработаны во вторичное сырьё измельчением на роторных дробилках типа ИПР-400, ИПР-300.