Обоснование технологии компаундирования твердых углеродистых отходов для экологически чистой термической переработки в камерных печах

Краткое содержание

У вступі відображена актуальність роботи, визначені мета та задачі досліджень, викладені наукова новизна та практичне значення одержаних у дисертації результатів.

У першому розділі проаналізовано стан і основні причини проблеми твердих промислових та побутових відходів і наведено статистичні дані щодо їх накопичення, утворення та утилізації в Україні та Донецькій області. Наведено огляд літератури та класифікацію існуючих у світі процесів і технологій переробки твердих вуглецевих відходів, де особливу увагу звернено на засоби їх механічної підготовки. Визначено переваги та недоліки цих методів. Описана технологія термолізної переробки сумішей твердих відходів у камерних печах, яка запропонована Донецьким національним технічним університетом, і наведені її основні відмінності та переваги над відомими.

Зроблено аналіз науково-технічної інформації стосовно зменшення утворення діоксинів під час термічної переробки вуглецевих відходів, а також запобігання їх викидів в розроблюваній технології. Визначено такі напрямки вирішення цієї проблеми:

-             на стадії підготовки побутових відходів - виділенням матеріалів, які містять Cl і Br (пластмаси, ПЕТ-тари, паперу) і речовин-каталізаторів (сполук Cu), що сприяють утворенню діоксинів;

-             на стадії термічної переробки - мінімізацією утворення золи та забезпеченням при горінні відходів повноти вигоряння;

-             на стадії очищення летючих продуктів переробки - застосуванням дожигу газів чи нагрівання вище 1250 ^оС з витримкою більш 2 с та запобіганням при їх охолодженні повторного синтезу діоксинів.

У цьому відношенні важливими перевагами запропонованого процесу термолізу є значне зменшення, у порівнянні зі спалюванням, об’ємів токсичних газів і золоутворення за рахунок поділу теплоносія і сировини, що переробляється, і можливість управління складом відходів перед термолізом.

У другому розділі наведено основні властивості досліджених твердих побутових відходів, шламів вуглезбагачення і кислої смолки сульфатного відділення Авдіївського коксохімічного заводу. Описані методики відбору проб і проведення експериментів.

У третьому розділі досліджено властивості перероблюваної суміші і одержаного твердого термолізного палива. Проведено компресійні випробування суміші, що містить 20 % твердих побутових відходів крупністю 10-15 мм (складу на суху масу, %: 56 - харчових відходів, 22 - макулатури, 12 - дерева, 5 - пластмаси (поліетиленової плівки, ПЕТ-тари), 2 - текстилю і 3 - інших матеріалів) і 80 % усередненого шламу вуглезбагачувальної фабрики АКХЗ з крупністю d₅₀ = 0,31 мм. Як в’яжуче додавали 5-25 % кислої смолки сульфатного відділення АКХЗ aбо 25-35% води. Пресування сумішей проводили за схемою двостороннього ущільнення до 10 МПа.

Експерименти показали значне зниження кінцевої щільності брикетів (до 22%) за рахунок наявності в суміші часток пластмаси (суміші 5-8 на рис.1) у порівнянні із сумішами, де пластмаса була замінена харчовими відходами (суміші 1-4). Це пояснюється її пружними властивостями. Збільшення вмісту води в суміші з 25 % до 35 % неефективне внаслідок виділення під час пресування рідини і малого приросту щільності. Підвищення вмісту кислої смолки від 5 до 10 % приводить до зростання міцності брикетів на розколювання і зниження питомої енергоємності ущільнення, яка для досліджених сумішей склала 0,5-1,0 кДж/кг. Збільшення щільності і зниження пружного розширення пресовок можна досягти шляхом нагрівання сумішей перед пресуванням до 70 ^оС, більш висока температура небажана через висихання суміші.