Расчет параметров конструкции выпускаемых изделий за счет соединения пульпы с отходами производства

В соответствии с планом работ за истекший период был проведен анализ процессов экструдирования, прессования и формообразования. Указанные процессы необходимо проводить при строгом соблюдении технологического регламента для того, чтобы в зависимости от выпускаемой продукции, изделии, материалов определять соотношения химических добавок и связывающих элементов. Например, для выпуска материалов досок и стоек железнодорожных снегозадерживающих заборов путем экструдирования необходимо: химические добавки-10%, песок- 30%, зола- 8%, ил-5%, краситель-5%, а остальные 42% составляют химические пульпы из миксера –смесителя.

 

Таблица 3.5 – Значения основных режимных параметров полимерных отходов при экструдировании

Параметры	ГОСТ 18599-83
ПНП	ПВП
Температура нагревателя TH°C	200±10	230±10
Давление при оплавлении торцов заготовок Рпр, МПа.	0,03-0,05	0,06-0,08
Глубина проплавления материала труб, мм	1-2	1-0
Продолжительность оплавления tн при толщине стенки, мм до 4 5-10 10-15 16 и более	50-85 85-160	70-110 110-200
Продолжительность технологической паузы, с
Давление осадки Рос, МПа,	0,1	0,2
Продолжительность выдержки под давлением осадки tос. при толщине стенки заготовок, мм до 4 5-10 10-15 16 и более	240-480 480-720	300-540 540-720

 

Были произведены расчеты параметров конструкций при разработке технологий переработки пищевых отходов, отработанной бытовой и электронной техники, отработанных батареек, аккумуляторов от телефонов и фотоаппаратов.

Осуществлены расчеты для процессов переработки пластмасса, а также для разработки технологий получения новых материалов из отходов фосфорной промышленности с получением новых материалов, для использования в различных отраслях экономики, технологии комплексной экологически безопасной переработки минеральных отходов химических производств, которые позволяют путем технологических линии завода утилизации твердо- бытовых и жидких отходов (УТБЖО) также требуют проведение необходимых расчетов.

 

Таблица 3.6 – Значения основных режимных параметров полимерных отходов при экструдировании

 

Параметры	ГОСТ 18599-83
ПНП	ПВП
Температура нагревателя TH°C	200±10	230±10
Давление при оплавлении торцов заготовок Рпр, МПа.	0,03-0,05	0,06-0,08
Глубина проплавления материала труб, мм	1-2	1-0
Продолжительность оплавления tн при толщине стенки, мм до 4 5-10 10-15 16 и более	50-85 85-160	70-110 110-200
Продолжительность технологической паузы, с
Давление осадки Рос, МПа,	0,1	0,2
Продолжительность выдержки под давлением осадки tос. при толщине стенки заготовок, мм до 4 5-10 10-15 16 и более	240-480 480-720	300-540 540-720

 

 

Таблица 3.7 – Основные физико-механические свойства полиэтиленов до и после экструдирования

Показатели	ПВП	пип
Плотность, г/см^3	0.945-0.965 0,756-0,787	0.918-0.933 0,886-0,897
Предел текучести при растяжении, МПа не менее	20,0/18,9	9,5/7,2
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	200/186	210/197
Модуль упругости при изгибе, МПа не менее	800/735	200/189
Интервал плавления, С	127-135 120-128	105-112 101-106
Температура среды, °С	от-30 до +60	от-30 до+60
Тепловой коэффициент литейного расширения, 1/ °С	2*10^-4	2*10^-4
Теплопроводность, вт/(м°С)	0,42	0,34
Удельная теплоемкость, кДж	2,5 2,3	2,5 2,3
Твердость по Бриннелю, H/мм^2	45-54 38-46	14-25 12-23
Температура размягчения, по Вике, °С
Удельное поверхностное электрическое сопротивления, Ом*м	1,2*10^14	5*10^13
Удельные объемные электрическое сопротивление, Ом*м	8,2*10^14	7,8*10^14

Примечание: числитель – при первичных свойствах полиэтиленов; знаменатель – при вторичном экструдировании.

 

Лабораторные эксперименты показали, что вторичная переработ­ка полиэтиленов изменяет механические свойства на 17-21% в сторону снижения, остальные свойства остаются неизменными. ТБО пла­стмассы можно использовать вторично для получения новых изделий где не требуется высокая механическая нагрузка: оконные и дверные рамы и коробки; плиты; панели; автомобильные детали (бамперы, ручки); снегозадерживающие заборы для железнодорожного транспорта; наружная оболочка для металлических труб с целью защиты от кор­розии грунтовыми водами; внутренняя футеровка отопительных водо­проводов и канализационных труб.

Теоретическое и экспериментальное исследования показывают, что технологические процессы сортировки, очистки, разделения и переработки отходов обеспечиваются механическими, гидростатическими операциями разделения, операцией разделения в электростатическом поле и операцией магнитогидростатического разделения в парамагнитной жидкости, состав которой нейтрализует биологическое загрязнение отходов, особенно полимерных.

Лабораторные эксперименты показали, что вторичная переработка полиэтиленов изменяет механические свойства на 17-21% в сторону снижения, остальные свойства остаются неизменными. ТБО пластмассы можно использовать вторично для получения изделий. Где не требуется высокая механическая нагрузка: оконные и дверные рамы и коробки, плиты, панели и др. Автомобильные детали (бамперы, ручки), а также снегозадерживающих заборов для железнодорожного транспорта, наружной оболочки для металлических труб с целью защиты от коррозии грунтовыми водами, внутренней футеровки отопительных водо­проводах и канализационных труб.

Для изготовления снегозадерживающих заборов из пульпы твердо-бытовых и жидких отходов применяется следующий состав, представленный в таблице 3.8.

 

Таблица 3.8 – Состав пульпы

Состав	%
Пульпа ТБЖО
Строительные отходы
Асфальтовые отходы
Металлургические отходы
Краситель

 

На рисунке 3.7 представлен снегозадерживающий забор из пульпы твердо-бытовых и жидких отходов и других составов.

 

Рисунок 3.7 -Снегозадерживающие заборы из пульпы твердо-бытовых и жидких отходов и других составов (черный, синий, красный и зеленый цвета)

 

Также была выполнена разработка предложения по безопасному способу нейтрализации вредных опасных веществ и токсичных отходов, с целью их использования при химических соединениях с различными отходами производства и потребления.

Выбор технологических схем переработки промышленных отходов для соединения с составами пульпы ТБЖО.

С целью снижения стоимости выпускаемой продукции и изделий завода УТБЖО, необходимо в качестве сырья использовать промышленные отходы. Наиболее подходящие к свойствам пульпы ТБЖО являются отходы строительства, металлургических заводов, дорожно-асфальтные покрытия, которые позволяют увеличить качественные показатели выпускаемой продукции и снизить стоимость продукции:

· Железнодорожных и автомобильных дорог;

· Аграрно-хозяйственных изделий и строительных материалов;

· Машиностроительных изделий;

· Оконных и дверных блоков;

· Архитектурных изделий и материалов;

· Специальных ограждений для зданий, организаций и местных хозяйств и др.

Схемы управления движением представлены на рисунках 3.8 - 3.11.

 

Рисунок 3.8 – Генеральная схема управления движением отходов

 

Рисунок 3.9 – Схема управления движением коммунальных отходов

 

Рисунок 3.10 – Схема управления движением строительных отходов

 

 

Рисунок 3.11 – Схема управления движением производственных отходов

 

Генеральная схема управления движением отходов на рисунке 3.8 по городам показывает, что отсутствие технологии по сортировке, переработке и утилизации отходов в городах с населением свыше 500 тысяч жителей проводит к разрастанию площадей занятых под полигоны и свалки ТБО, увеличению количества стихийных свалок в городе и в прилегающих населенных пунктах.

Схема управления движением коммунальных отходов рисунки 3.9, 3.10, 3.11 указывает на необходимость полигонов захоронения ТБО и строительных отходов.

На рисунке 3.12 предложена технологическая схема установки для переработки строительных и дорожно-асфальтовых отходов.

На рисунке 3.13 предложена технологическая схема для переработки шлаков металлургических и тепловых станций в щебень с отделением металла. Эти схемы рис. 3.12, 3.13 на практике действующие в России разработанные с комплектующим оборудованиям, операции с которым необходимо одновременно осуществить при строительстве в комплексе завода нового поколения «УТБЖО».

 

Рисунок 3.12 – Технологическая схема установки для переработки строительных и дорожно-асфальтных отходов

 

Таблица 3.9 – Техническая характеристика установки

 

Размер загружаемых кусков, макс., мм
Производительность, т/ч
Установленная мощность, кВт
Масса оборудования, т
Размер площадки под установку, м	40х50

 

ОБОРУДОВАНИЕ ТДСУ:

1. Вибропитатель ДРО-708-10 на опорной раме;

2. Агрегат крупного дробления ДРО-646;

3. Железоотделитель;

4. Станция разделительная СРБ-1;

5. Агрегат сортировки ДРО-602М;

6. Агрегат среднего дробления ДРО-667;

7. Конвейер ДРО-913;

8. Конвейер ДРО-923;

9. Конвейер ДРО-912 (4 шт.);

10. Конвейер ДРО-922;

11. Конвейер ДРО-902;

12. Агрегат управления У7810.4А.

Рисунок 3.13 – Технологическая схема для переработки металлургических шлаков в щебень с отделением металла

 

ОБОРУДОВАНИЕ ТДСУ:

1. Вибропитатель ДРО-708-10 на опорной раме;

2. Агрегат сортировки ДРО-654;

3. Галтовочный барабан ДРО-655;

4. Агрегат крупного дробления ДРО-510-30;

5. Агрегат среднего дробления СМД-511;

6. Агрегат сортировки ДРО-669;

7. Конвейер на базе ДРО-904 (2 шт.);

8. Конвейер ДРО-924;

9. Конвейеры: ДРО-923;

на базе ДРО-923;

10. Конвейер на базе ДРО-914;

11. Конвейер ДРО-914;

12. Конвейер ДРО-912 (3 шт.);

13. Железоотделитель на опоре (4 шт.);

14. Агрегат управления У7810.4А.

 

 

Таблица 3.10 – Техническая характеристика установки ТДСУ

Производительность, т/ч	50-100
Размер загружаемых кусков, наибольший, мм
Установленная мощность, кВт
Масса оборудования, т
Размер площадки под установку, м	40х55

 

Готовая продукция – новые строительные материалы: облицовочная и тротуарная плитка, черепица, тротуарный бордюр, водосливы, декоративные фронтоны.

Полученные продукция и материалы отличаются от распространенных связующих (песок, гравий, цемент, щебень и др.) по сравнению с получаемыми по схемам рисунков 3.12, 3.13 отходами с пульпы ТБЖО и имеют более высокое качество по прочности, экологичности, долговечности, эстетическим свойствам.

С целью использования измельченных отходов (строительные, дорожно-асфальтовые, металлургические, шлаки тепло ТЭЦ и др.) в качестве вторичного сырья для получения ценных строительных материалов (черепицы, половых и стеновых плиток, бордюров, архитектурных изделий и др.) предлагаются следующие новые общеизвестные в России технологии.

По технологиям рисунков 3.12, 3.13 измельченные производственные отходы используется в качестве связующего материала, где наполнителями могут служить природные материалы (песок) или отходы производства (щебень, гравий и др.).

Предложенная технологическая линия включает 12-14 единиц основного оборудования, позволяющего перерабатывать отходы, что обеспечивает резкого снижения стоимости выпускаемой продукции завода УТБЖО.

Обоснование параметров полимеризации и химизиции твердых и жидких отходов производства.

Для определения оптимальной температуры проведения получения композиционного материала был выбран температурный интервал 60-100^оС. Наиболее оптимальной температуры проведения получения композиционного материала являлось 70⁰С. Так как при более высоких температурах наблюдалась деструкция полимера и пульпы, а в более низких температурах наблюдалось не полное расплавление смешивающих компонентов.

Влияние давления изучалось регулированием давлении при интервалах 25-50 кг/см². Наиболее оптимальным оказалось P=35 кг/см². Скорость вращения в миксере регулировалось от 10 до 30 оборотов в одну минуту. Для образования однородной, смешивающейся массой оптимальным вращением оказалось 15 оборотов в минуту.

Также было изучено влияние массового соотношения реагирующих компонентов. Для этого были взяты разные массовые соотношения пульпа:полимер (1:1, 2:1, 3:1). Выявлено, что наиболее оптимальным соотношением пульпа:полимер является 2:1. При этом соотношении происходит полное связывания компонентов между собой.

Для изучения влияния природы полимера на процесс получения композиционного материала были выбраны такие полимеры как полиэтилен, полипропилен, полистирол с одинаковой молекулярной массы. Полное свыязывание с пульпой наблюдалось только для полиэтилена, что связано по-видимомому, с его структурой и модификации.

 

ВЫВОДЫ

1. В лабораторных условиях доказано получение нового связывающего элемента в виде «Пульпы», который позволяет получить соединения с отходами производства и промышленности.

2. Получены новые материалы и изделия из полученной пульпы за счёт соединения с ТБО и жидкими отходами.

3. В лабораторных условиях получены новые материалы за счёт соединения отходов производства и промышленности с составами «Пульпы» № 1, 2, 3.

4. Разработана и предложена технологическая линия получения измельчённых отходов производства и промышленности с использованием оборудования РФ и РК.

5. Предложен способ получения новых материалов и изделий в условиях г. Астана.