Экология/ 2.Экологические и метеорологические проблемы  больших городов и промышленных зон.

д.т.н., проф. А.М. Гонопольский, к.т.н. Л.С. Ермакова, аспирант И.А. Патрикеев

Университет машиностроения, институт инженерной экологии и химического машиностроения.

кафедра «Техника переработки отходов и техносферная безопасность», Россия

Брикетирование твердых бытовых отходов с применением связующего компонента.

Механическое брикетирование твердых бытовых отходов (ТБО) является одним из основных методов уменьшения их объема с целью более рационального использования автомобильного транспорта, перевозящего отходы к местам их утилизации и складирования. [1]

Брикетирование не только уменьшает объем отходов, а так же повышает рациональность использования полигонов.

Существующая технология брикетирования ТБО использует давление до 20 МПа, что не позволяет получить достаточно прочный брикет для транспортировки, не используя стадию прошивки.

Стадия прошивки усложняет технологические процесс на предприятии, так как замена игл требует времени и остановки процесса брикетирования.

Брикетирование ТБО представляет собой сложный физико-химический процесс взаимодействия разобщенных твердых частиц. Структура брикетов образуется путем непосредственных контактов фракций между собой или через прослойки связующих и влаги за счет прилагаемых усилий прессования. Формирование структуры брикетов со связующими следует рассматривать как один из видов связывания твёрдых фракций ТБО с помощью связующих (адгезивов). [2]

Технология брикетирования со связующим веществом должна учитывать физико-химические свойства компонентов морфологического состава ТБО, заданные свойства готовых брикетов и взаимодействие частиц между собой и со связующим веществом. Одним из ключевых вопросов в технологии брикетирования является выбор связующего вещества. Содержание стадии подготовки материала к брикетированию зависит от морфологического состава ТБО, физических свойств компонентов и включает операции оптимизации гранулометрического состава, дозирования, смешивания компонентов ТБО, активации связующего и уплотнения ТБО.

Связующее вещество для брикетирования должно удовлетворять ряду существенных требований [3]:

· обладать хорошей связующей способностью и придавать брикетам достаточную прочность при их небольшом расходе;

· иметь хорошие спекающие свойства и придавать брикетам необходимую термическую устойчивость при горении;

· быть устойчивым к влаге;

· быстро затвердевать и придавать брикетам устойчивость в летнее время года;

· быть безвредным как при производстве брикетов, так и при их употреблении;

· быть недорогим и не усложнять процесс брикетирования;

· быть недефицитным и применяться при малом расходе.

Брикет из ТБО со связующими можно рассматривать как дисперсную систему, где дисперсионная среда - связующее, а дисперсная фаза - ТБО. В качестве связующих можно использовать самые различные вещества, обладающие «связывающим» (адгезивным) действием и способные затвердевать при нормальных условиях или при изменении условий (нагревание, охлаждение, изменение рН-среды, взаимодействие с отвердителем и др.). На практике, к связующим компонентам предъявляется целый ряд дополнительных требований, в частности, они должны быть не токсичны, не дефицитны, достаточно дешевы, быть устойчивы к атмосферным воздействиям и т.д. [4]

Твердые связующие можно применять при высокой влажности брикетируемых материалов, что значительно снижает затраты на обезвоживание.

Брикеты дают меньшее количество фильтрата и газовых выбросов, при этом снижается вероятность возникновения пожаров, устраняется разнос ветром летучих отходов, таких как бумага и пластики. Благодаря высокой плотности устраняется возможность возгорания мусора. Эффективнее используется земельная площадь, оборудованная под полигон [1].

В исследованиях применялись связующие вещества:

· горячие расплавы;

· связующие вещества на водной основе или на растворителях;

· термопластики;

· высыхающие вещества;

· битумы;

· вещества, отвердевающие при химической реакции;

· вещества, термостабилизирующиеся при нагревании;

· полимеры и сополимеры;

· клеи животного происхождения;

· силиконовые компаунды;

· растворимое стекло.

Анализ проводился по свойствам адгезии, когезии, влажности и необходимость в дополнительных стадиях.

В процессе брикетирования создаются условия, не удовлетворяющие образованию необходимой адгезии связующих веществ на водной основе или на растворителях, высыхающих веществ, вещества, отвердевающие при химической реакции, полимеры и сополимеры.

Из-за необходимости наличия дополнительного оборудования невозможно использовать горячие расплавы, термопластики, вещества, термостабилизирующиеся при нагревании и растворимое стекло.

По экономическому и физико-механическому критерию оставшиеся связующие вещества (битумы, клеи животного происхождения и силиконовые компаунды) подходят для дальнейших лабораторных экспериментов.

Литература:

1. Ермакова Л.С. «Технология объёмного брикетирования твёрдых бытовых отходов». – Москва, 2012, 3 с.

2. Кусков В.Б. «Окускование углеродосодержащих материалов» / В. Б. Кусков, Я. В. Кускова, Н. В. Николаева // Молодой ученый. — 2011. — №5. Т.1. — 92 с.

3. Крохин В.Н. "Брикетирование углей".- М.: Недра, 1984, 224 с.

4. Кусков В.Б. «Окускование углеродосодержащих материалов» / В. Б. Кусков, Я. В. Кускова, Н. В. Николаева // Молодой ученый. — 2011. — №5. Т.1. — 93 с.

5. Сари М., Лекселлент Дж. "Регулирование процессов схватывания и отверждения минеральных вяжущих".-Mix Build, СПб, 3-5 декабря 2002 г.

6. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. 2-е изд.-М.:Технопроект,1998.-768с.

7. Тейлор Х. Химия цемента.-М.:Мир,1996.-560с.

8. Корнеев Валентин Исаакович, проф., д.т.н., "Ускорители и замедлители схватывания и твердения цементных сухих строительных смесей" Доклады конференции BALTIMIX-2003

9. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. 2-е изд.-М.:Технопроект,1998.-768с.