Переработка твердых коммунальных отходов в металлургии

Автор проекта:

МБОУ  «Гимназия №97 г. Ельца», 10 а класс

Наставник:

Рыжкова Галина Владимировна

Оглавление

1.Аннотация        2

2.Введение        2

2.1. Актуальность        2

2.4. Утилизация коммунальных отходов        2

3. Описание метода        2

4.Экономическая часть        2

5.Библиография        2

1.Аннотация

Металлургия – это наука о промышленных способах получения металлов. Металлургические процессы протекают в несколько стадий:

   - природные руды обогащают (удаление примесей различными способами).

   - в процессе химических превращений получают металл или его сплав.

   - полученный металл или его сплав подвергают механической обработке (давлением

или литьем придают металлу соответствующую форму).        

В наше время чёрная металлургия является одной из важнейших отраслей производства. Представляя собой огромные комбинаты с множеством механизмов, она сохраняет ряд проблем. Одной из таких проблем является дальнейшее использование ТКО металлургического комбината.

Для решения проблемы были определены цели, задачи, четко сформулирована актуальность и выдвинута гипотеза. Затем была выявлена причина проблемы и определены возможности и пути ее решения, из которых было выбрано самое оптимальное и практичное. Была разработана технология, позволяющая утилизировать твердые коммунальные отходы с последующим получением брикетов железосодержащих отходов и экономически выгодного топлива . Таким образом, в ходе работы был предложен способ брикетирования вторичных материалов .

2.Введение

        Проблема работы: Металлургия является одной из важнейших отраслей производства .На данный момент число выбросов и отходов текущих предприятий растёт.

        Цель работы: Разработать технологию брикетирования и переработки ТКО текущего производства, с дальнейшем получением топлива и продукции,  что повлечёт за собой положительные технологические и экономические последствия, так же это способствует улучшению окружающей среды в округе.

           Задачи работы: 

1. Изучить производственную площадку, чтобы ясно ощущать рамки, которые могут быть обусловлены ограниченным пространством, условиями эксплуатации и энергетическими ресурсами.
2. Определить возможные пути решения данной проблемы.
3. Выявить наиболее оптимальное решение для тех или иных условий.
4. Разработать конструкцию или метод по выбранному направлению решения и создать модель, наглядно показывающую принцип работы метода или устройства.
5. Оценить возможность принятия решения на производство.
6. Выявить плюсы и минусы внедрения данной технологии.
7. Провести необходимые экономические расчеты.

        Гипотеза: Предполагается, что разработка утилизации ТКО позволит усовершенствовать модель металлургических агрегатов и модернизировать методику переработки отходов , так же получить топливо и новый продукт для предприятия .

2.1. Актуальность

• В Липецкой области генерируется 350-400 тыс. тонн в год твердых коммунальных отходов (ТКО).

• Накопление крупнотоннажных отходов наносит вред окружающей среде.
• Увеличение налогов на выбросы и отходы предприятий.
• Потребность в дешевом  топливе для металлургического производства.
• Отсутствие экономически выгодной технологии переработки твердых коммунальных отходов.

В наше время существует просто огромное количество самых разных предприятий, расположенных во многих точках нашей планеты. Следует понимать, что лишь малый процент из них безотходные производства. Остальные предприятия, зачастую, пытаются справляться с имеющимися отходами собственными силами. Что, чаще всего, не очень получается. Человечество обрастает заводами, различными производствами, следовательно, и отходов становится все больше.

Именно поэтому утилизация отходов в наше время является очень актуальной темой. Согласно статистическим данным, утилизируется всего лишь порядка тридцати процентов отходов. Остальные две трети существенным образом загрязняют нашу атмосферу и окружающую среду. Поэтому каждое предприятие к вопросу утилизации должно подходить с полной ответственностью и серьезностью.

2.3. Современное состояние проблемы

В Липецкой области генерируется 350-400 тыс. тонн в год твердых коммунальных отходов (ТКО). На мусоросортировочный завод АО «ЭкоПромЛипецк» поступают 163 тыс. тонны отходов в год, из которых только 3 тыс. тонны отходов отбираются и реализуются АО «ЭкоПром-Липецк», 160 тыс. тонн отправляются на захоронение в виде брикетов на полигон, нанося вред окружающей среде.

Полимеры — глобальное достижение и проблема современной цивилизации. Может разлагаться несколько сотен лет. Все это время происходит активное выделение ядовитых веществ, некоторые из которых оказывают сильное влияние на процессы, происходящие в почве.

Органика — наиболее объемная и наименее вредная для экологии группа. Однако при гниении такой мусор становится рассадником для микроорганизмов и привлекает переносчиков болезней и паразитов — крыс, мух и других насекомых.

Текстиль. В современной текстильной промышленности все реже используется полностью натуральная ткань. Синтетические волокна разлагаются значительно дольше и могут выделять вредные вещества.

Бумага. Сам по себе бумажный мусор не представляет особого вреда. Однако в настоящее время выпускается большое количество печатной продукции, которая содержит вредные красители. Восковая пропитка увеличивает срок разложения бумаги до нескольких лет.

Металл. Процесс разложения железосодержащих отходов  длится довольно долго. Однако избыток оксидов железа может вызывать загрязнение почв.

Стекло — один из рекордсменов по стойкости к разложению. Может спокойно пролежать без видимых изменений более тысячи лет.

2.4. Утилизация коммунальных отходов

Несмотря на значительные преимущества повторного использования полимерных материалов, таким способом утилизируется лишь незначительное их количество, что связано с трудоемкостью сбора, разделения, сортировки, очистки отходов (прежде  всего коммунальных отходов). Поэтому наряду с вторичной переработкой отходов в изделия в промышленности используются и другие способы утилизации.

В промышленности применяют следующие основные направления утилизации и ликвидации отходов пластмасс:

Сжигание. Представляет собой полное сжигание отходов (чаще всего полимеров). Тепло, выделяемое при этом, используется для нагрева воды и отопления зданий. Это доступный и дешевый метод переработки отходов , но при сжигании выделяются токсичные вещества, которые загрязняют атмосферу. Гранулирование. Измельчение отходов механическим способом до мелких гранул Переработанный материал становится основой для производства тар, строительных материалов и смесей.

Химический способ. С помощью этого способа возможно извлечение из материалов их исходных компонентов (разных смол и других веществ). Полученные компоненты пригодны для повторного использования.

 Пиролиз. Позволяет синтезировать топливо. Пластик в процессе пиролиза распадается на химические соединения на молекулярном уровне. Специальная установка осуществляет сложные процессы распада молекулярных цепей.

Захоронение отходов пластмасс - наименее целесообразный способ их удаления, так как наносит прямой ущерб окружающей среде и приводит к нерациональному использованию природных ресурсов. В отличие от сжигания захоронение отходов пластмасс не позволяет использовать потенциальные энергетические ресурсы, содержащиеся в полимерах.

3. Описание метода

Перед самой переработкой ТКО необходимо подготовить  материал  к ней, а именно пропустить их через цех переработки:

1.Дробилка

На данном этапе разрушаются брикеты ТКО , полученные с полигонов. Все отходы превращаются в общую массу.

2. Магнитный сепаратор

После воздействия магнитного сепаратора  отделяются железосодержащие отходы  (1-1.5)

3.Барабанная вильчатая установка

Барабанная вильчатая установка ( цилиндрический сухой сепаратор ) удаляет текстиль от общей массы.

4.Ленточная сушилка

Для использования органической фракции ТБО в изготовлении топлива и органических удобрений ,а также для извлечения из влажной массы прочих фракций необходима сушка. Ленточные сушилки, называемые также конвейерными. Отходы движутся по конвейеру под воздействием температуры до 120 градусов (низкотемпературная сушка), механизм работает под контролем противопожарной системы.

4.Дробилка ТКО

Подготовка к сепарации предполагает измельчение массы отходов до определённого размера. А уже извлечённые части материала также могут требовать измельчения, для дальнейшего формирования из них продукта. В переработке отходов в основном используются молоковые дробилки.

5.Гранулятор ТКО

После грануляции происходит раздел ТКО на фракции.

В первом отсеке уходит стекло и железо ( затем железо направляется в копровый цех), затем камень и керамика, дальше уйдут полимеры, ну в коне остается органика , бумага и дерево.

Вначале подробно рассмотрим переработку полимеров

Для решения актуальной проблемы утилизации твердых коммунальных отходов  мною был   предложен данный  способ переработки полимеров:

 Вначале они проходят повторное дробление и грануляцию, затем направляются в бункер для хранения отходов до накопления определенной массы ,  далее вдуваются отходы полимеров в доменную печь объемом 4200 м3 с расходом до 200 кг/т чугуна.         Полимеры будут использоваться , как топливо, совместно с ПУТ. Так же будут небольшие доработки в доменной печи , так же для подведения топлива к очагу горения необходимо использовать воздушно-направляющий аппарат. Будут проводится два потока-первичный , который транспортирует само топливо, и вторичный , вводимый в камеру горения.

Почему используется доменная печь ? Являясь многоцелевым агрегатом, доменная печь будет выполнять, кроме металлургической, функции энергетическую и санитарно-экологическую применительно к региональным и другим потребностям. Это объективно выдвигает доменную печь на роль ведущего металлургического агрегата XXI века .Отечественный опыт подтверждает возможность и эффективность использования высокотемпературных металлургических агрегатов для утилизации и обезвреживания целого ряда отходов, что позволяет металлургическим предприятиям помочь в решении острых экологических проблем в регионах, на территории которых они размещаются.

Расчеты показывают, что 20-30% мощностей доменного производства России, находящиеся в положении резервных, могут быть задействованы для переработки техногенных и бытовых отходов.

3.1 Переработка стекла

Переработка стекла – важная отрасль в утилизации отходов, необходимая для защиты окружающей среды и сбережения природных ресурсов. Однако в России данная сфера развита плохо и большее количество стекла не перерабатывается. Вначале они проходят ВЭГ , затем направляются в бункер для хранения отходов до накопление определенной массы. Затем добавляется щелочь ( NaOH) в соотношении 2:3, в результате получаем связующие жидкое стекло.)

Жидкое стекло — востребованный и многофункциональный материал.

В дальнейшем  жидкое стекло будет использовано в качестве связующего для брикетов.(шлам + шлак +жидкое стекло ) для повышения прочности и плотности.

4.Экономическая часть

Данный метод является экономически выгодным (учитывалась единичная закупка, так как задействованы  уже  находящиеся на металлургическом проиводстве  агрегаты . Одной из самых важных статей расхода будут человеко-часы. Учитывая среднюю стоимость человеческого труда и работу оборудования, получается сумма 150 тыс. рублей. Сама установка для переработки ТКО не превышает по стоимости 800 тыс. рублей, и дальнейшее использование полученного связующего и использование для вдувания полимеров окупят все расходы производства.

Экономический эффект

1. Основной материал – пылевидные отходы

2. Связующие материалы – шлак и отход целлюлозно-бумажной промышленности

3 Утилизировать все накопленные железосодержащие отходы.

4 Использование переработанного шлама в качестве сырья или добавки к сырью металлургической промышленности

Спасение экологии- переработка крупнотоннажных отходов металлургического производства!

5.Библиография

1. Доменная печь - агрегат XXI века. Москва, "Сталь", 1995, N 8, с.1-8. Авторы: Ю.С.Юсфин, И.Г.Товаровский, П.И.Черноусов.

2. Юсфин Ю.С. Техногенные отходы и рециклинг / Ю.С. Юсфин // Рынок вторичных металлов. 2002. № 3. С. 34-35.

3. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии / К.А. Черепанов, Г.И. Черныш и др. М.: Металлургия, 1994.

4. Якушев А.М. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. - М.: Металлургия, 1984. — 216 с. 6. Кудрин В. А.

5.Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. — М.: «Мир», ООО «Издательство ACT», 2003.— 528с

6. https://metalspace.ru/