Современная технологическая схема авторециклинга

В развитых странах используется следующая принципиальная технологическая схема переработки амортизированных автомобилей:

– слив с помощью мобильных установок топливно-смазочных материалов, освобождение бензобаков тормозной, отопительной, охлаждающей систем от взрывоопасных и токсичных жидких материалов;

– разукомплектование автомобилей с предварительной сортировкой на чёрные и цветные металлы, стекло, пластмассу, резину. Применяют мобильные прессы для прессования кузовов автомобилей на площадках их временного хранения для более эффективной загрузки автомобильного лома при транспортировке на перерабатывающие предприятия;

– измельчение непригодных для использования деталей автомобилей на шредерных установках роторного типа, очистка их от пыли и грязи, сортировка и отделение неметаллических частей;

– брикетирование вторичных материалов из амортизированных автомобилей с применением мобильных прессов;

– для переработки лома автомобилей, рама которых изготовлена из деформируемых алюминиевых сплавов, применяется процесс импульсного распыления. Он позволяет получать гранулы алюминиевого сплава размером 0,325–0,550 мм для последующей обработки методами порошковой металлургии /470, 473, 481/.

Шредирование. Шредерная установка (рисунок 44) состоит из загрузочного устройства; дробилки; комплекса оборудования для сортировки, включающего воздушный и магнитный сепаратор; системы конвейеров; электропривода и гидропривода; системы пылеулавливания; пульта управления. Загрузочное устройство включает опрокидывающий лоток и подающие валки. Автомобиль краном ставится на пластинчатый транспортёр, которым подаётся в загрузочное устройство. После переворачивания лотка автомобиль поступает на вход дробилки. На входе приводные валки захватывают кузов, сминают его и подают на дробление /481/.

При измельчении автомобиля образуется большое количество пыли полимерных и текстильных материалов, имеющихся в машине, взрывоопасные смеси масел и остатков топлива, которые остаются после удаления их при подготовке автомобиля к утилизации. Для предотвращения возгорания и взрывов применяются защитные меры:

– подача инертных газов;

– подача воды в распылённом виде в рабочее пространство дробилки;

– создание в конструкции дробилки отсасывающих устройств.

Измельчённые материалы кузова отводятся из дробилки вибрационным конвейером в шахту воздушного сепаратора для разделения металлической и неметаллической фракций. Очистка стального лома от небольших частиц цветных металлов и неметаллических примесей производится в барабанном сепараторе при помощи воздушного потока. После отделения более лёгких фракций в воздушном сепараторе тяжёлые частицы вибрационным питателем подаются на ленточный конвейер, где при помощи магнитного сепаратора происходит выделение частиц чёрных металлов.

Рисунок 44. Процессы и материалы шредерной переработки

 

Очистка воздуха осуществляется сухим и мокрым способами. Воздух вначале очищается при помощи циклонов и мультициклонов со спиральными отводами воздуха. Дальнейшая очистка происходит в скрубберах. Пыль изциклона и шлам из скрубберов загружается в контейнеры для дальнейшей переработки либо для захоронения.

После шредирования получают фракции:

– «шрот» - крупные куски черных металлов;

– магнитную фракцию – мелкие куски чёрных металлов;

– «легкую» фракцию (неметаллические материалы с низкой плотностью);

– фракцию, в которую входят цветные металлы: алюминий, цинк, медь, и нержавеющая сталь.

Для разделения цветных металлов авторециклинга в промышленно развитых странах используются магнитные и магнитно-импульсные сепараторы. Их применение решает проблему извлечения цветных металлов с размерами частиц менее 50 мм при одновременном разделении меди и алюминия с эффективностью 97,0 % /482/. Шредерная пыль представляет собой фракцию размером до 3 мм.. Как правило, «легкая» фракция, шредерная пыль и мусор утилизируются совместно под общим названием «легкая» фракция /483/.

Утилизация лёгких фракций шредирования вдуванием в доменную печь. При переработке отслуживших автомобилей в шредерах около 25–30 % массы автомобиля выделяется в лёгкую фракцию. Она состоит из различных групп материалов: термопластов, полиуретана, поливинилхлорида, эластомеров, дерева, волокнистых материалов и материалов обшивки, а также стекла и керамики. Теплотворная способность от 3,85 до 16 МДж/кг. В таблице 100 приведен средний состав автомобиля по группам материалов, в таблицах 101 и 102 – морфологический и химический состав лёгкой фракции из дезинтеграторов /470, 481, 483/.

Таблица 100. Средний состав автомобиля по группам материалов

Материал	Содержание, масс. доля, %
Термопласты, не содержащие хлора, в основном полипропилен, полистирол, акрилбутадиенстирол, полиэтилен, полиамид	15
Поливинилхлорид (в основном плёнка, искусственная кожа, оболочка кабелей, защита дна пола кузова)	7
Полиуретан (вспененный)	8
Другие термопласты	4
Эластомеры (резина из матов, манжет и т.п.)	9
Дерево и материалы на основе целлюлозы (дерево, картон, бумага и т.п.)	5
Другие волокнистые материалы и материалы обшивки (текстильные волокна, стеклянные волокна, кожа и т.д.)	7
Лаки	4
Стекло и керамика	15
Черные металлы	13
Медь	2
Алюминий	4
Другие компоненты и посторонние материалы (песок, пыль, ржавчина и т.д.)	7

 

Таблица 101. Морфологический состав пыли шреддинг-установок

 

Основные составляющие компоненты		Содержание, % масс.
Пластмассы	Термопласты	18-23
	Поливинилхлориды	5-6
	Пены	5-8
	Эластомеры	17-20
Металлы	Черные	10-15
	Цветные	8-13
Другие материалы	Целлюлоза, дерево, картон	3-4
	Текстиль, стекловолокно, кожа	6-8
	Лаки	до 3
	Стекло и керамика	10-15

 

Таблица 102. Химический состав лёгкой фракции из дезинтеграторов

Компонент	Содержание, масс. %
Общая влага	5–15
Остаток после прокаливания	25–65
Углерод	20–45
Водород	2–6
Азот	0,5–1,0
Сера	0,4–0,7
Хлор	0,5–3,0
Фтор	0,03–0,05

 

Первые промышленные опыты по вдуванию в доменную печь лёгкой фракции шредирования в количестве до 150 кг/т чугуна были проведены в доменном цехе фирмы «EKO Stahl GmbH» в Айзенхюттенштадте присотрудничестве Института технологии чугуна и стали Фрайбергской Горной академии, фирм «Stein Injection Technology» (Гевельсберг) и «Carbofer Verfahrenstechnik» (Меербуш). При вдувании лёгкой фракции концентрация тяжёлых металлов в сточных водах не превышала допустимых пределов, не было отмечено никакого повышения содержаний диоксинов и фуранов.

В Японии для подготовки отходов шредирования к вдуванию в доменные печи специально разработан процесс «Thermo-bath» /484/. Он осуществляется в реакторе, наполненном маслом, которое получают из каменноугольной смолы коксохимического производства. По разнице в удельной массе отходы разделяются на лёгкие фракции (пластмассы) и осадок (металлы, стекло, песок), поливинилхлорид (ПВХ) дехлорируется.

Утилизация автомобильных шин. В последние годы большое внимание уделяется проблеме использования изношенных шин, которые являются одним из самых многотоннажных отходов. Решение проблемы использования изношенных шин имеет важное экологическое значение, поскольку вышедшие из эксплуатации шины в огромных количествах накапливаются в местах их применения (в автохозяйствах, на аэродромах, промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, горно-обогатительных комбинатах и т.д.). Вывозимые на свалки или рассеянные на окружающих территориях, шины длительное время загрязняют окружающую среду вследствие высокой стойкости к воздействию внешних факторов (солнечного света, кислорода, озона, микробиологических воздействий). Места их скопления, особенно в регионах с жарким климатом, служат благоприятной средой обитания и размножения ряда грызунов и насекомых, являющихся разносчиками различных заболеваний. Кроме того, шины обладают высокой пожароопасностью, а продукты их неконтролируемого сжигания оказывают крайне вредное влияние на окружающую среду: почву, воду, воздушный бассейн /485…489/.

Возвращение в производство продуктов переработки изношенных шин, содержащих большое количество армирующих текстильных и металлических материалов, а также резины, технические свойства которой близки к первоначальным свойствам, является источником экономии природных ресурсов. Среднестатистический состав типичной шины:

– смесь резины – 86 %;

– стальная проволока – от 10 до 15 %;

– текстильное волокно – от 0,5 до 4 %.

Сжигание изношенных шин признается энергетически неперспективным, так как для изготовления легковой шины требуется энергия, содержащаяся в 35 литрах нефти, а при её сжигании возвращается энергия, эквивалентная лишь 8 литрам нефти. Однако сжигание шин в цементных печах снижает загрязнение окружающей среды и в ряде случаев экономически выгодно /485, 489/.

Предложено много способов переработки автомобильных шин /486…488/. В промышленности нашли применение следующие:

– механическое дробление и измельчение резины,

– измельчение после предварительного замораживания резины (криогенное),

– тепловая переработка (пиролиз, термолиз),

– баромеханическое измельчение.

В результате механической переработки изношенных автопокрышек получают резиновый порошок, который используется для получения антикоррозийных мастик, гидроизоляционных материалов, герметиков для изготовления бесшовной кровли, эластичного наполнителя для строительства автомобильных дорог, основы для обуви, составляющей для новых автопокрышек, звукоизоляционной пористой плиты для домов.

Оборудование для различных способов механической переработки шин окупается в течение от года до трёх лет /485, 488/. Несмотря на увеличение стоимости работ (от 10 до 100 %) резиноасфальт имеет большую износостойкость и морозостойкость, в 1,5–2 раза снижает шум и тормозной путь автомобиля. Билль о транспорте (США) поддержал применение резиноасфальта, что позволило использовать до 30 % изношенных шин.

В странах ЕС восстанавливается около 15 % использованных шин для легковых машин. Зарубежные исследования показали, что шины практически не загрязняют воду и их прогнозируемая долговечность в спокойной воде достигает сотен лет, поэтому их применяют при создании искусственных нерестилищ для рыб, а во Франции для усиления грунта. Кроме того, переработанные шины применяются:

– для гидроизоляции мостов и труб (в том числе при нефтедобыче);

– для защиты от эрозии почв и берегов;

– при строительстве мостов и водопропускных коллекторов в дорожной индустрии;

– для создания звукоизолирующих ограждений – экранов на автодорогах;

– для усиления «слабых» грунтов в инженерных сооружениях широкого профиля;

– при изготовлении транспортёрных лент, резиновых шпал для рельсовых путей в шахтах, изоляции электрических кабелей.

Выводы.

1. В передовых индустриально развитых странах, развитие законодательства в области авторециклинга имеет приоритетный характер; автомобили как вторичные ресурсы рассматриваются отдельно от других видов техногенного сырья. Законодательство в области авторециклинга развивается очень интенсивно и содержит конкретные количественные параметры переработки различных видов материалов, используемых в автомобилестроении.

2. Шредерная переработка автомобильного лома кардинально решает проблему получения габаритного, готового к использованию в сталеплавильных агрегатах лома и является наиболее современным и пока единственным способом эффективной переработки автомобильного металлолома. Необходимо отметить большое количество шредерных установок в западных странах (которые используются, главным образом, для переработки отслуживших свой срок автомобилей). В странах Евросоюза число таких агрегатов составляет 40–50 шт., в США и Японии – 200 штук.

3. Опыт развитых стран показывает, что при грамотной организации авторециклинга свыше 85 % массы ВЭА возвращается в производство (не обязательно автомобильное). В том числе почти 98 % стали, чугуна, 95 % алюминия, 60 % меди, 25 % пластиков, 30 % материалов шин и эластиков, 40 % стекла и керамики.

4. При рециклинге автомобильных отходов образуются «вторичные техногенные материалы», прежде всего, пыли, содержащие тяжёлые цветные металлы, утилизация которых представляет собой самостоятельную сложную проблему. Для её решения, в частности, успешно применяются металлургические технологии, например, вдувание в доменную печь пыли из дезинтеграторов.

5. В настоящее время во всём мире чётко прослеживается тенденция увеличения в амортизационном ломе доли шрота от переработки ВЭА и ЭЭО. Доля автомобильного шрота в общих ресурсах амортизационного лома некоторых стран уже достигает порядка 15–20 % и продолжает увеличиваться.