CC BY
16
Р.А. Понкрашкин, К.К. Ремпель, М.О. Бочеров
РАЦИОНАЛЬНЫЙ СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕПЕРЕРАБАТЫВАЕМОГО ВИДА МАКУЛАТУРЫ
Раскрывается решение проблемы переработки непригодной макулатуры до 99,9% с минимизацией затрат на ее переработку, без построения сложных технологических систем и применения сложных энерго- и ресурсоемких технологий, которые пагубно влияют на окружающую среду, в виде готового строительного продукта. Ключевые слова: экология, ресурсосбережение, охрана окружающей среды, макулатура, новый строительный материал.
Ресурсосбережение и охрана окружающей среды являются одной из важнейших проблем, стоящих перед современным обществом. Рост населения планеты связан с соответствующим непрерывным увеличением мирового потребления энергии, заметным увеличением потребления пресной воды, уменьшением площадей, занятых лесами и т. д. соответственно увеличивается объем бытовых и промышленных отходов и проблем, связанных с их утилизацией.
Вопросам переработки отходов сегодня уделяется большое внимание, посвящено много работ, создано и реализовано много проектов. Однако, на примере бумажных отходов, сегодня в Евросоюзе перерабатывается порядка 60% использованной бумаги, а в России только 12%. Число заводов по переработке макулатуры постоянно растет, но сберечь леса все равно не удается.
Исходя из вышеизложенного сформулирована цель работы: увеличение доли переработки непригодной макулатуры до 99,9% с минимизацией затрат на ее переработку, без построения сложных технологических систем и применения сложных энерго- и ресурсоемких технологий.
По данным международной независимой экологической организации «Greenpeace» [1] человек в среднем выкидывает около 40 кг бумаги в год, при том, что годовое производство бумаги на душу населения составляет 60—70 кг. Цифра относительно
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 1. С. 158-164. © 2017. Р.А. Понкрашкин, К.К. Ремпель, М.О. Бочеров.
УДК 67.03;67.08
не большая, но в пересчете на население Кемеровской области, значение составит 109 000 т, что в пересчете на деревья составит более 1 млн.
Согласно ГОСТ 10700-97 [2] макулатура подразделяется на три группы по качеству:
1. Группа А — высокого качества, куда входят: отходы производства белой бумаги (кроме газетной); отходы производства белой бумаги (кроме газетной) в виде обрезков с линовкой и черно-белой или цветной полосой; отходы производства белой бумаги из сульфатной небеленой целлюлозы.
2. Группа Б — среднего качества, куда входят: отходы производства и потребления гофрированного картона и бумаги; отходы производства и потребления белого картона в виде обрезков с черно-белой полосой или цветной печатью; отходы производства полиграфической промышленности, изданные на белой офсетной бумаге; отходы производства и потребления полиграфической промышленности, изданные на белой бумаге; использованные книги, бумаги, брошюры, проспекты, каталоги, блокноты, тетради, записные книжки и др. виды продукции полиграфической промышленности и бумажных товаров с однокрасочной и цветной печатью без переплетов и корешков, изданные на белой бумаге.
3. Группа В — низкого качества, куда входят: отходы производства белой газетной бумаги без печати; отходы производства и потребления газет и газетной бумаги; бумажные гильзы, шпули, втулки; литые изделия из бумажной массы; отходы производства и потребления бумаги и картона с пропиткой и покрытием: влагопрочные, битумированные, ламинированные; отходы производства и потребления бумаги и картона черного и коричневого цветов; отходы производства и потребления различных видов картона, белой и цветной (кроме черного и коричневого цветов), обложечной, светочувствительной, афишной, обойной и др.
Однако, есть и такие типы бумажных отходов, которые практически не принимаются на переработку, а именно:
• измельченная бумага — зачастую эта бумага не принимается, поскольку из-за мелких волокон может заклинить механизм установки по переработке;
• бумага для заметок с клеевым краем — принимается в том случае, если на предприятии есть возможность удалять клей;
• упаковочная бумага с блестящими частицами, липкой лентой или другими включениями.
Не подлежит переработке следующие виды бумага: грязная или мокрая; коробки для пиццы; бумажные стаканчики; фантики; салфетки; туалетная бумага; бумажные полотенца в виду понятного рода причин.
Считается, что из макулатуры изготавливают исключительно низкосортную продукцию. Наиболее яркие представители — упаковочная и туалетная бумага. Однако, на сегодняшний день появляется все больше технологий производства различных товаров надлежащего и высоко качества в различных отраслях промышленности: строительной, легкой, пищевой и т.д.
Производство новых изделий из макулатуры достаточно сложный и энергоемкий процесс, который оказывает пагубное влияние на экологическую обстановку, так как при переработке бумаги в воздух и воду попадают высокотоксичные химические вещества, такие как толуол, метанол, диоксид хлора, соляная кислота и формальдегид. На получение бумажной массы при переработке бумаги, фактически тратится больше ископаемого топлива, чем на получение целлюлозы через крафт-процесс (традиционного получения бумаги из нового сырья), когда большая часть энергии получается от сжигания древесных отходов (коры, корней, отходов лесопиления) и побочных продуктов лигнина (черного щелока).
Одним из способов решения проблемы утилизации бумажных отходов, является применение макулатуры такого вида, который практически не принимается на переработку, а имен-
Рис. 1. Исходное сырье в виде из- Рис. 2. Примеры использования 3D па-мельченной бумаги нелей в интерьере
но измельченной бумаги (рис. 1), в естественной виде, на примере изготовления отделочных материалов, а именно «3D панелей».
Относительно недавно на рынке не было широкого ассортимента при выборе отделочных материалов. Сегодня ситуация кардинально изменилась: магазины предлагают широчайших ассортимент материалов на любой вкус. 3D панели — с одной стороны, уникальная инновация в сфере строительства и ремонта, с другой, хорошо забытое старое. Они используются для отделки стен, потолка и прочих поверхностей и прекрасно подходят для трансформации интерьера, как жилища, так и производственных помещений, поскольку 3D панель это:
• универсальность;
• привлекательный внешний вид;
• долговечность;
• теплоизоляция и звукопоглащение;
• простота монтажа.
Данные панели полюбились и дизайнерам, которые успешно применяют их в своих проектах. 3D панели являются уже полностью готовым отделочным материалом, который нужно только прикрепить к поверхности. Таким образом, изменение интерьера можно произвести очень быстро.
Материал для изготовления 3D панелей довольно разнообразный: фанера и ДВП, металл, гипс, натуральная древесина, стекло, фетр или войлок, натуральная кожа, искусственный камень, декоракрил. Перечисленные материалы имеют существенный недостаток: относительно высокую стоимость, сравнительный анализ представлен в таблице.
К 3D панелям изготовленных на основе бумаги предъявлялись следующие требования:
Сравнительная стоимость 3D панелей из различньх материалов
Вид материала Стоимость за квадратный метр, руб.
Фанера/ДВП от 1200
Металл от 3000
Гипс от 2400
Натуральная древесина от 1800
Стекло от 3500
Бегаса от 2700
Искусственный камень от 850
• влагостойкость;
• огнеупорность;
• высокая прочность;
• износостойкость;
• экологичность.
Для достижения поставленных требований была разработана бумажно-цементная смесь с добавлением жидкого стекла (подана заявка на патент), которая подвергалась различным испытаниям. Для этих целей были изготовлены образцы в виде стандартного строительного кирпича, согласно ГОСТ 230-2012 и проведены испытания на прочность, огнеупорность, теплопроводность и на водопоглащение, согласно ГОСТ 7025-91. Анализ результатов показал, что полученная смесь удовлетворяет заявленным требованиям.
После подбора проведенных испытаний была спроектирована с использованием современной CAD-системы T-Flex необходимая для изготовления 3D панелей размером 200x200 мм оснастка.
Впоследствии с использованием среды SprutCAM была составлена управляющая программа для изготовления необходимых пресс-форм на многофункциональном вертикально-фре-зерно-сверлильном обрабатывающем центре с числовым программным управлением Equiptop ETM-510 и непосредственно изготовлена, для опытных образцов из древесины.
Далее произведена запрессовка смеси и получены 3D панели, которые непосредственно готовы к использованию. Цвет панели может варьироваться в процессе изготовления, путем добавления коллера, либо нанесением какого-либо покрытия.
Рис. 3. Проектирование оснастки в CAD системе T-Flex и разработка управляющей программы в системе SprutCAM
Рис. 4. Процесс изготовления пресс-формы на станке с ЧПУ и готовая пресс-форма
В перспективе планируется изготовление пресс-форм на основе алюминиевых сплавов, что увеличит непосредственно, ресурс самой пресс-формы и впоследствии уменьшит стоимость готовой продукции, которая на данном этапе составляет порядка 400—450 руб. за квадратный метр. В расчет стоимости включены затраты на проектирование и изготовление оснастки, стоимость исходных компонентов, затраты на оплату труда, амортизационные отчисления. Доля прибыли составляет 30% от себестоимости готовой продукции.
Таким образом, при изготовлении изделий из «старой» практически не перерабатываемой бумаги, реализуется значительное снижение энерго- и ресурсозатрат.
Рис. 5. Готовые 3D панели
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нет мусоросжиганию [Электронный ресурс] /Гринпис России. — Режим доступа http://www.greenpeace.org/russia/ru/campaigns/waste/ combustion-plant/, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус.
2. ГОСТ 10700-97. Макулатура бумажная и картонная. Технические условия.
3. ГОСТ 530-2012. Кирпич и камень керамические. Общие технические условия.
4. ГОСТ 7025-91. Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Понкрашкин Роман Александрович1 — зав. кафедрой, e-mail: ponkrashkin@gmail.com, Ремпель Кирилл Константинович1 — студент, Бочеров Максим Олегович1 — студент, 1 Филиал КузГТУ в г. Прокопьевске.
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 1, pp. 158-164. R.A. Ponkrashkin, K.K. Rempel', M.O. Bocherov THE RATIONAL WAY FOR USING WASTEPAPER OF UNRECYCLABLE TYPE
Reveals the solution to the problem of waste paper recycling unfit to 99.9% while minimizing the cost of its processing, without the construction of complex technological systems and the use of sophisticated and energy-intensive technologies that adversely affect the environment, in the form of construction of the finished product.
Key words: ecology, resource conservation, environmental protection, waste paper, a new building material.
AUTHORS
Ponkrashkin R.A.1, Head of Chair, e-mail: ponkrashkin@gmail.com, Rempel K.K.1, Student, Bocherov M.O.1, Student,
1 Prokopievsk branch of Kuzbass State Technical University, 653033, Prokopyevsk, Russia. REFERENCES
1. Net musoroszhiganiyu. Grinpis Rossii, available at: http://www.greenpeace.org/rus-sia/ru/campaigns/waste/combustion-plant/.
2. Makulatura bumazhnaya i kartonnaya. Tekhnicheskie usloviya. GOST10700-97(Paper waste and waste paperboard. Specifications. State Standart 10700-97).
3. Kirpich i kamen'keramicheskie. Obshchie tekhnicheskie usloviya. GOST530-2012 (Stone and ceramic bricks. General specifications. State Standart 530-2012).
4. Kirpich i kamni keramicheskie i silikatnye. Metody opredeleniya vodopogloshcheni-ya, plotnosti i kontrolya morozostoykosti. GOST 7025-91 (Bricks and ceramic and silicate stones. Methods to determine water saturation and density and to control freeze resistance. State Standart 7025-91).
UDC 67.03;67.08
