Переработка и утилизация отходов пластмасс

Пластмассы могут быть термореактивными или термопластичными. Вторичной переработке могут быть подвергнуты только отходы из термопластичных материалов. Термореактивные синтетические материалы и, соответственно, отходы из них не могут повторно переходить в пластичное состояние ввиду их химической природы. Тем не менее, такие отходы также могут подвергаться физической или химической переработке с получением полезных товарных продуктов.

Производство пластмасс - одна из наиболее быстро развивающихся отраслей, в связи с чем увеличивается и количество их отходов. По источникам образования отходы можно разделить на две большие группы:

1) отходы производства;

2) отходы потребления.

Отходы производства применяют:

- в том же самом производственном процессе (это замкнутый оборот);

- в другом производственном процессе (это разветвляющийся поток материалов);

- не используют (кругооборот замыкается через окружающую природную среду).

Нужно стремиться всегда к созданию замкнутых оборотов.

Для пластмасс характерны все три названные формы материальных оборотов.

Если регенерат термопласта вводят в первичное сырье и получается смесь для изготовления тех же самых, что и ранее, изделий, то имеет место замкнутый материальный оборот.

Многоразовая переработка ведет к изменению структуры и свойств материала, поэтому регенераты используют, как правило, для производства изделий с более низкими потребительскими свойствами (разветвляющийся материальный поток). Когда регенерат подготовлен из отходов потребления, прогнозировать степень ухудшения свойств наиболее трудно.

Третий вариант, т.е. неиспользование отходов, встречается в производстве изделий из реактопластов. Отходы подвергают длительному хранению и даже уничтожению.

Отходы потребления подразделяются на:

- технические отходы;

- бытовые отходы.

Технические отходы – это детали, утратившие в процессе эксплуатации первоначальные показатели (шестерни, втулки, рычаги, радиотехнические изделия, изоляция проводов, теплоизоляция, строительные погонажные изделий и т.д.).

Бытовые отходы – это изношенные изделия, утратившие потребительские свойства (тара и упаковка, пленка, детали мебели и т.п.). При переработке бытовых отходов трудности возникают при организации сбора и при сортировке отходов по видам пластмасс. Трудоемкость переработки бытовых отходов не всегда окупается, и часто их сжигают с утилизацией тепла.

Основные направления утилизации пластмасс:

1) рекуперация:

- переработка по заводской технологии;

- использование отходов в других технологических процессах;

2) утилизация:

- пиролиз или раздельное сжигание в специальных печах;

- сжигание совместно с ТБО и промышленными отходами:

- захоронение на полигонах.

Для классификации вторичного пластмассового сырья используют различные критерии, в основном, технологические, позволяющие делать заключение о возможности его применения. К ним относятся:

- место и сфера возникновения;

- особенности внешнего вида (загрязненность, тип, вид и форма).

По этим критериям можно характеризовать кругообороты вторичного пластмассового сырья (таблица 10).

Таблица 10 – Характеристика кругооборотов вторичного пластмассового сырья

Кругооборот вторичного пластмассового сырья	Источник вторичного сырья	Тип сырья	Загрязненность	Вид и форма
I	Промышленность, производящая пластмассы	Однотипное	Не загрязненное	Порошок, гранулят, агломерат
II	Промышленность, перерабатывающая пластмассы	Однотипное	Не загрязненное	Куски разных размеров
III	Промышленность, обрабатывающая изделия из пластмасс	Однотипное и комбинированное	Не загрязненное	Куски разных размеров, пленка, полотно, ленты, нити, куски вспененных материалов
IV	Пластмассы, бывшие в употреблении в производственной и потребляющей сферах	Однотипное, а также комбинированное поврежденное	Загрязненное	Изделия, пленки, куски вспененных материалов
V	Пластмассы из сферы индивидуального и общественного потребления	Смешанное, а также комбинированное поврежденное	Загрязненное	Изделия, пленка

Как видно из таблицы, кругооборот I вторичного пластмассового сырья образуют корки, образующиеся на стенках реакторов и фильтров, некондиционные полимеры (пониженная или повышенная молекулярная масса, нежелательная изомерия, нестандартные размеры частиц). 40 % таких отходов еще могут быть реализованы как товарная продукция, 60 % представляют собой собственно отходы. Отходов этого вида до 1,5 % от общего объем а пластмассовых отходов.

Кругооборот II вторичного пластмассового сырья относится к промышленности, перерабатывающей пластмассы. Технологическое оформление: сборы одинаковых по типу отходов, брака, а также отходов, возникающих при запуске перерабатывающей машины. Отходы пропускают через одночервячный экструдер с целью гомогенизации, стабилизации и подкрашивания. Доля оборотного пластмассового материала составляет около 5 %.

Кругооборот III вторичного пластмассового сырья. Полуфабрикаты проходят дальнейшую обработку (вакуумное формование, прессование, резание, строгание) на большом числе предприятий, поэтому заготовка, обработка и повторное использование появляющихся отходов требует решения многих проблем. Отбор однотипного вторичного сырья осложняется тем, что отходы многократно смешиваются с другими материалами, а обслуживающий персонал не имеет достаточно знаний об обрабатываемых материалах. Много технических проблем возникает также в связи с отходами комбинированных материалов, например, комбинацией пластмасс с текстилем. Такие отходы составляют 17,6 % термопластичных материалов.

Кругооборот IV вторичного пластмассового сырья ( например, пленочные материалы в сельском хозяйстве и упаковочные материалы в торговле ). Такие отходы обычно сильного загрязнены, содержат инородные тела, отличаются повышенной влажностью. Всего отходов этого вида 6 % от общего объема пластмассовых отходов.

Кругооборот V вторичного пластмассового сырья. Большая часть таких отходов приходится на домашнее хозяйство населения. Они не однотипны, загрязнены и содержат инородные тела. Во многих странах интерес к использованию таких отходов растет, хотя раньше они считались непригодными к использованию из-за значительных затрат на сбор этих отходов, сортировку и очистку.

Общая схема процесса переработки отходов пластмасс приведена на рисунке 48.

Рисунок 48 - Общая схема процесса переработки отходов пластмасс

Первая ступень включает отделение непластмассовых компонентов.

На второй ступени производится измельчение отходов до размеров, достаточных для осуществления их дальнейшей переработки.

Третья ступень обеспечивает отмывку измельченных отходов от загрязнений.

Четвертая стадия определяется способом разделения отходов по видам пластмасс:

- если это мокрый способ, то сначала производят классификацию отходов, а затем сушку;

- при использовании сухих методов сначала измельченные отходы сушат, а затем классифицируют.

На пятой стадии высушенные измельченные отходы смешивают при необходимости со стабилизаторами, красителями, наполнителями. Если в этой смеси отходы превысят 20 %, то изделия будут шероховатыми, ухудшится глянец.

На заключительной, шестой, стадии процесса производится переработка гранулята в изделия. Эта ступень аналогична исходному процессу переработки, но иногда требует специфического подхода к выбору режимов работы оборудования.

Полная реализация такого процесса трудоемка и дорогостояща, поэтому на практике довольствуются использованием 1-3 ступеней.