РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ФОТО-, КИНО И РЕНТГЕНОВСКОЙ ПЛЕНКИ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

1 SCIENCE TIME ■

тл 1(4 5л ' tL® -1 щг 1 - 4_W JT |Г1 1 r^g) РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ФОТО-, КИНО-И РЕНТГЕНОВСКОЙ ПЛЕНКИ Кандалов Алексей Алексеевич, Научный руководитель: Ермакова Л. С. Московский политехнический университет, г. Москва E-mail: Ale99549587@ya.3u

Аннотация. В данной статье подробно показана разработка принципиальной схемы утилизации фото-, кино- и рентгеновской пленки

Ключевые слова: схема утилизации, фото-, кино- и рентгеновская пленка, разработка.

Автору посчастливилось родиться, жить и учиться в такой стране, как Россия. Самой большой по территории на нашей планете Земля. Российская Федерация занимает первое место в мире по территории, шестое — по объёму ВВП по ППС и девятое — по численности населения. Впечатляет, не правда ли? А кто-нибудь, хотя бы на миг, задумывался о том, что необходимо делать или создать для полноценного функционирования такого значительного государства, как Россия? Речь не идёт сейчас о том, как защитить наше государство, прокормить население, поднимать отечественное производство, развивать экономику, медицину и т.п. еще далеко не последние, важные и значимые вопросы и проблемы. А речь пойдёт о том, что результатом любого процесса, не важно техногенного или человеческого, в результате всегда появляются отходы различного происхождения, вида, содержания и объёма.

Данной проблеме особое внимание уделил президент Российской Федерации - Владимир Владимирович Путин. 10 апреля в 16:00 в Московской области в Ново-Огарёво Владимир Путин провёл совещание по вопросу о стимулировании переработки отходов производства и потребления ГП Приведу, лишь, часть выступления обращения Владимира Владимировича: «Добрый день, уважаемые коллеги! Мы сегодня поговорим по проблеме, казалось бы, достаточно примитивной и утилитарной, в прямом и переносном

| SCIENCE TIME |

смысле этого слова, поговорим об утилизации отходов. Между тем, это важнейшая проблема и для решения проблем, связанных с экологией, это безопасность для граждан, это качество жизни миллионов людей. .. Эта

проблема становится всё острее и острее для нашей страны..... Для таких

мегаполисов, как Москва, и рядом с ней находящейся Московской области, на территории которой Москва захороняет отходы, эта проблема стала и экономической, и социальной, и уже становится политической. Не меньшую остроту этот вопрос приобретает и в других крупных мегаполисах... Как мы упомянули, речь сегодня пойдёт о создании современной системы утилизации и переработки промышленных и бытовых отходов. Повторимся, при всей кажущейся прозаичности эта проблема имеет огромное экономическое и социальное значение. И в современном мире подходы к её решению демонстрируют зрелость государства и бизнеса, их способность формировать комфортную среду для жизни граждан.

В своём обращении Владимир Владимирович призвал к тому, чтобы создать все условия для того, чтобы промышленные предприятия рационально, грамотно обходились с отходами, переходили на замкнутые и безотходные технологии. Не можем не согласиться с нашим президентом и полностью не поддерживать его мнение по данному вопросу.

Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области образования, использования, обезвреживания, хранения и захоронения отходов ведет к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу и представляет реальную угрозу здоровью современных и будущих поколений страны.

Создание современной системы обращения с отходами производства и потребления является одной из важнейших проблем, встающих перед современным постиндустриальным обществом.

Как известно, г. Москва является крупнейшим городом Российской Федерации и самым густонаселенным. Следовательно, и львиная доля отходов приходится на мегаполис и Московскую область по сравнению с другими субъектами РФ. Проблема переработки фото-, кино и рентгеновской пленки с каждым годом становится всё острее. Переработкой фото отходов, в частности рентгеновской пленки, могут заниматься не только крупные заводы, но и небольшие предприятия.

На сегодняшний день всего в России насчитывается порядка 28 официально зарегистрированных (ведущих онлайн документацию и расчёт платежей) предприятий по утилизации отходов: брак кино- и фотопленки.

Фото-киноматериалы нужны не только в области собственно кино и фотографии, но и в медицине (рентгеновские снимки) и в промышленности (специальные аппараты, так называемые дефектоскопы, с помощью фотопленок

| SCIENCE TIME |

обнаруживают дефекты в механизмах). Очень важны фотоматериалы и для аэрофотосъемки (полученные данные будут применены в картографии, археологии, разведке, изучении окружающей среды и т. д.) После того как вся информация, записанная на фотоматериалах, утратит ценность, носители этой информации отправляются в отходы. Как источник ценного сырья, она должна быть собрана, отсортирована и переработана. Чтобы уменьшить расходы по первым двум пунктам, перерабатывающим заводам экономически выгодно собрать все отходы в одном месте и перерабатывать уже большую их массу.

Согласно нормам закона, мусор допускается выкидывать исключительно в специально предназначенные для этого урны и контейнеры. Кроме выброса мусора в неположенных местах, также запрещается оставлять его на территории общего пользования и участках, принадлежащих муниципалитету или другим гражданам. Стоимость штрафного взыскания зависит от статуса лица, вида нарушения, типа мусора и места, в котором он был выброшен.

Кроме этого, правительство РФ тщательно следит за сохранением качества атмосферы в населённых пунктах, транспортировкой и утилизацией опасных веществ и различного рода отходов, которые могут негативно повлиять на озоновый слой.

В соответствии с 8.2 статьёй КоАП РФ, штрафные взыскания в этом случае составляют нижеследующее.

1. От 100 000 до 250 000 рублей либо временное прекращение активной деятельности организации для юридического лица.

Сжигание мусора, в особенности полиэтилена, пластика, резины и т.п., наносит очень серьезный вред не только окружающей среде, но здоровью человека. Попадая в организм человека, вредные вещества накапливаются, не разлагаются и не выводятся из организма. Так за сжигание мусора в черте города в любое время года в соответствии со ст. 6.12 КоАП РС (Я) установлена административная ответственность в виде штрафа:

2. Для юридических лиц - от 50 000 до 1 000 000 рублей.

И это только для Республики Саха (Якутия). В Московской области к примеру:

За сжигание мусора, отходов производства и потребления вне отведенных для этих целей в установленном порядке мест влечет наложение административного штрафа:

3. Для юридических лиц - в размере от 300 000 до 500 000 рублей.

Более того, Главное управление МЧС России по г. Москве сообщает, что в соответствии с распоряжением заместителя Мэра Москвы в Правительстве Москвы Бирюкова П.П. и требований пожарной безопасности в Российской Федерации сжигание мусора на территории города Москвы запрещено!

| SCIENCE TIME |

Вероятно, никого не нужно убеждать в актуальности и необходимости предложенной темы дипломного проекта - «Разработка принципиальной схемы утилизации фото-, кино- и рентгеновской пленки», т.к. цифры говорят сами за себя. Более того фото-киноматериалы нужны не только в области собственно кино и фотографии, но и в медицине (рентгеновские снимки) и в промышленности (специальные аппараты, так называемые дефектоскопы, с помощью фотопленок обнаруживают дефекты в механизмах). Очень важны фотоматериалы и для аэрофотосъемки (полученные данные будут применены в картографии, археологии, разведке, изучении окружающей среды и т.д.). После того как вся информация, записанная на фотоматериалах, утратит ценность, носители этой информации отправляются в отходы. Как источник ценного сырья, она должна быть собрана, отсортирована и переработана. Чтобы уменьшить расходы по первым двум пунктам, перерабатывающим заводам экономически выгодно собрать все отходы в одном месте и перерабатывать уже большую их массу.

В нашей стране катастрофически не хватает перерабатывающих заводов, а существующие предприятия работают в несколько смен, и всё равно не справляются. В медицинских учреждениях каждый день проводят различные рентгеновские исследования, в ходе которых используется множество расходных материалов. Отходы фото-киноматериалов (фотокинопленка, фотобумага) сжигают, причем не всегда в специальных печах, а твердый остаток (пепел, золу) собирают и отправляют на переработку для извлечения серебра. Такой способ извлечения серебра из твердых отходов ведет к загрязнению окружающей атмосферы и, кроме того, приводит к полной потере основы пленок, в основном триацетатной. До 10% серебра уносится с дымом, а образующийся при горении слиток затрудняет дальнейшую переработку для извлечения вторичного серебра.

На самом деле всего от 3 % до 15 % отходов перерабатывается, тогда как многие из них, такие как фотоматериалы, содержат ценные вещества, поэтому их переработка окупит связанные с ней затраты [2].

Использование для установки процесса многократной переработки различных видов фото-кино и рентгеновских отходов существующих помещений, системы водоснабжения, электроснабжения, учитывая замкнутый цикл водопользования и невысокие затраты электроэнергии, а также учитывая значительное уменьшение складирования на свалках отходов может оказаться экономически целесообразным для осуществления разрабатываемого технологического процесса и проектируемой установки.

На сегодняшний день существует множество способов переработки отходов фото-, кино и рентгеновской плёнки. Перечислю и вкратце опишу их, т.к. только на базе одного из перечисленных, а именно - неферментном методе основывается разрабатываемая мной принципиальная схема утилизации фото-,

кино- и рентгеновской пленки.

Методы переработки и утилизации фото-киноматериалов показаны ниже.

1. Озолениепленки и фотобумаги с последующей металлургической переработкой золы на специализированных заводах.

2. Биохимический метод, который используется для регенерации серебра из эмульсионных слоев фотокиноматериалов. В процессе обработки образуется серебросодержащий осадок, который фильтруют, сушат и отправляют на завод ВДМ для дальнейшей обработки.

3. Смыв эмульсионного слоя при участии ферментов, заключается в разрушении желатины эмульсионного слоя с помощью ферментов наиболее перспективен.

4. Метод регенерации серебра хлорной известью. Для этого фотобумагу можно обрабатывать и 1,5%-м раствором хлорной извести, в результате чего смывается серебросодержащая эмульсия. Для ускорения процесса раствор перемешивают.

5. Извлечение серебра из фотоотходов смывом эмульсионного слоя с помощью химических реагентом. Суть этого метода в том, что с неэкспонированной пленки, содержащей серебро в виде бромида, эмульсионный слой можно снять кипящей водой. Нарезанную на мелкие куски пленку загружают в бетонные или цементированные баки с водой, нагреваемой острым паром. При этом желатина расплавляется, и эмульсия сползает с пленки. Однако желатина удерживает бромистое серебро в суспензии. Для разрушения желатины, после которого бромистое серебро может быть отделено от раствора отстаиванием, эмульсию обрабатывают в бетонных или цементированных баках в течение 3-4 мин кипящим 6%-ным раствором серной кислоты.

6. Удаление серебра из эмульсионного слоя без разрушения основы и желатины. Наибольшее распространение получил способ от беливания пленок и фотобумаги раствором медного купороса и поваренной соли по реакции:

2 Ag+CuSO4 +2ШС1 = 2АвС1 + Cu2SO4 + 2Na2SO4

Достоинства этого способа - дешевизна и доступность реактивов и вполне приемлемая скорость процесса отбеливания. К недостаткам его относятся многостадийность (отбеливание, обработка фиксажным раствором, извлечение серебра из раствора) и токсичность солей меди.

7. Метод извлечения серебра с использованием карбоната натрия

8. Неферментный метод, который обеспечивает 99,9-100% извлечения серебра в пульпу, 98,5-99,9% - в твердый полупродукт и регенерацию основы фото-киноматериалов.

| SCIENCE TIME |

На основании всего вышеизложенного с экологической точки зрения (Сжигание мусора, в особенности полиэтилена, пластика, резины и т.п., наносит очень серьезный вред не только окружающей среде, но здоровью человека.), экономической точки зрения (От ходы фот о-, кино- и рентгеновской плёнки являются дополнительным источником ценных компонентов. При изготовлении фотопленки и фотобумаги используется большее количество ценных материалов, содержащих драгоценные металлы, поэтому отходы фотопродукции стараются переработать, а если не получается, тогда встает вопрос об утилизации. За сжигание такого вида отходов предприятия облагаются непомерными штрафами.) и технологической (Развитие существующих и создание новых современных технологий в России в данном сегменте по переработке ТКО), назревает острая необходимость в разработке востребованной принципиальной схемы утилизации фото-, кино- и рентгеновской пленки.

Мною предлагается технология по переработке фото-, кино- и рентгеновской плёнки производительностью по перерабатываемому материалу до 150 кг/час, основанная на неферментном методе. Данная технология предложена не случайно, т.к. автор работает на предприятии ГБУ «Промотходы», занимающимся переработкой и утилизацией ТКО и могу попытаться внести реальный вклад в развитие современной технологии в данной сфере.

Реальная действующая типовая технология переработки фотоматериалов представлена на снимках:

Рис. 1 Вибрационный стол

Рис. 2 Ножевая дробилка

Рис. 3 Пленка после дробления

Рис. 4 Смыв верхнего слоя

| SCIENCE TIME |

Рис. 5 Смыв верхнего слоя

Рис. 6 Стиральная машина в качестве центрифуги

Снимки говорят сами за себя: «Срочно нужна современная технологически проработанная линия по переработке кино-, фото- и рентгеновской плёнки!!».

Цели данной научной работы:

- разработать технологическую линию по переработке кино-, фото- и рентгеновской плёнки;

- разработать и рассчитать основное технологическое оборудование: ленточный транспортер; реактор с мешалкой; молотковая дробилка; стационарная фрикционная мойка; центрифуога, агломератор и экструдер.

- рассчитать материальный баланс для загрузки-производительности 150 кг/час;

| SCIENCE TIME |

- проработать параметры технологического процесса на основе свойств перерабатываемого материала, реагентов и конечной продукции, а также с учётом используемого для производства материала технологического оборудования;

- осветить раздел по промышленной и экологической безопасности, защите окружающей среды;

- расставить основные акценты на назначение основного оборудования предложенной технологической схемы;

- указать конструкторские особенности основного технологического оборудования;

- произвести технико-экономическое обоснование рентабельности разработанной технологической линии по переработке кино-, фото- и рентгеновской плёнки.

Технологический процесс предназначен для многократной переработки различных видов фото-отходов.

Технологическая схема линии состоит из следующих стадий:

1 стадия Прием, растаривание, контроль, отбраковка.

2 стадия Первичное дробление.

Зстадия Мойка

4 стадия Обезвоживание

5 стадия Вторичное дробление.

6 стадия Сушка и агломерация.

7 стадия Экструзия

8 стадия Получение готовой продукции

Технологическая схема линии переработки вторичных композиционных отходов должна соответствовать ГОСТ 53692-2009.

Основные параметры технологического процесса:

- температура среды на входе в технологическую линию 20-25°С;

- скорость движения ленточного конвейера - 0,8 м/с;

- температура продукта на выходе из мойки-реактора - 20°С;

- давление в реакционном баке - реакторе с перемешивающим устройством 0,7 Мпа;

- перерабатываемый материал - рентгеновская пленка;

- реагент - щелочь, негорючая жидкость при концентрации 50%, как в данной технологической линии [3, 4].

Ниже на рис. 7 представлена предлагаемая технологическая схема линии переработки вторичных композиционных отходов.

| SCIENCE TIME |

Перерабатываемый материал ленточным конвейером [5, 6] подается на измельчение в молотковую дробилку [7]. Разрабатываемый ленточный транспортер предназначен для транспортировки подлежащего обработке материала из приемного бункера в реактор. Молотковая дробилка предназначена для дробления рентген снимков, фотоотходов.

Далее измельченный материал подается в фрикционную мойку [7]. Стационарная фрикционная мойка предназначена для перемешивания транспортируемого материала с раствором щелочи, в результате чего происходит интенсификация процесса разделения пленки от серебросодержащей массы. Разделение обеспечивается перемешиванием материала и трением его между собой при перемещении шнека. Здесь происходит этап смывки галоидного серебра с поверхности пленки, этот процесс осуществляется за счет подачи подготовленного раствора щелочи на материал. После чего серебросодержащий раствор попадает в бункер накопитель, а измельченная пленка проходит на этап обезвоживания, где протекает процесс отделения остаточного раствора от пленки в центрифуге.

Центрифуга используется для сушки пластика (основы пленки). Залог успеха на современных перерабатывающих производств - это использование современной сушки для пластика. Далее через шлюзовое разгрузочное устройство пленка переходит на процесс вторичного дробления в высокоскоростную роторно-ножевую дробилку. После чего измельченная пленка поступает на процесс сушки и агломерации. Агломератор - это оборудование, предназначенное для вторпереработки отходов полимерных пленок (ПВД, ПНД, стрейч пленка, полипропилен) в товарный продукт агломерат. Ещё раз повторюсь, что в нашем случае в агломераторе измельченная масса перемешивается, нагревается до температуры текучести полиэтилена и самотеком под собственной тяжестью поступает сверху вниз в экструдер. Экструдер представляет собой элект ромеханическое устройство, непосредственное предназначенное для процесса формовки пластмассовых профильных деталей их полуфабрикатов. В нашем случае из него выходит гранулированное сырье, то есть готовый продукт.

Получаемый в результате данного технологического процесса продукт является ценным сырьем для последующей переработки (вторичным материальным ресурсом).

Потребляемые вещества - исходный материал (рентгеновская пленка); получаемые вещества - серебросодержащий раствор и полиэтилен с нейтральным рН.

Потенциально-опасным оборудованием данной технологической схемы являются ленточный транспортер, реактор с перемешивающим устройством, фрикционная мойка.

| SCIENCE TIME |

7.1 7.1

1.2

7.1 Ч I Y 12 1.2 9.3

P

0.3

9 3.3

В цех на переработку

Рис. 7 Технологическая схема линии переработки вторичных композиционных отходов: Б1 - бункер приёмник; ЛК - ленточный конвейер; МД - молотковая дробилка; Р - реактор с мешалкой; ФМ - фрикционная мойка; Б2 - бункер накопитель;

ЦФ - центрифуга; РН - роторно-ножевая дробилка; А - агломератор;

Э - экструдер; 0.2 - измельчённая пленка (>20 мм); 0.2.1 - отмытая пленка; 0.2.2 - высушенная пленка; 0.2.3 - измельченная пленка; ; 0.3 -рентгеновская

пленка; 0.7 - агломерат; 0.8 - готовый продукт; 1.2.- вода техническая;

7.1.- натриевая щелочь; 9.3 - раствор щелочи; 9.3.1 - серебросодержащий раствор щелочи; 9.3.2 - грязная щелочь;

9.3.3 -серебросодержащий раствор щелочи

Следует отметить, что предприятие ГБУ «Промотходы, в котором автор работает, использует в технологическом процессе дробилку с роторными ножами, что затрудняет данный процесс, т.к. требует частой и дорогостоящей заточки ножей. В технологической линии предложено использовать молотковую дробилку (примерно в одном ценовом ряду с дробилкой оснащенной роторными ножами), позволяющую увеличить производительность всей технологической линии до 30 %.

В результате предложенной технологической линии по переработке

I SCIENCE TIME I

кино-, фото- и рентгеновской пленки были достигнуты следующие результаты:

- отходы перестают сжигаться, а поступают на переработку для извлечения ценных компонентов, тем самым окружающей среде наносится меньший вред от данного вида отходов.

- предприятия и медучреждения перестают платить непомерно высокие штрафы за сжигание данного вида отходов.

- появляется дополнительный доход предприятия, занимающегося утилизацией и переработкой отходов, за счёт реализации регенерированного серебра, а так же за счёт увеличения существующей производительности по переработке отходов на 30%.

- служит толчком для разработки и производства отечественного оборудования.

- создание и развитие отечественной технологии.

В своём дипломном проекте я попытался максимально учесть пожелание нашего президента Владимира Владимировича Путина о том, чтобы создать все условия для промышленных предприятий с рациональной, грамотной переработкой отходов, которые должны переходить на замкнутые и безотходные технологии.

Литература:

1. Официальный сетевой ресурс Президента России [Электронный ресурс]. -URL: http://www.kremlin.ru/

2. Все о металлургии [Электронный ресурс]. - URL: http://metal-archive.ru/

3. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности.Т.1-3. М.: Химия, 1970.

4. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л.: Химия, 1985.

5. Зенков Р.Л., Ивашов И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Подъемно-транспортные машины и оборудование»: 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 432 с.

6. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. Учебное пособие для машиностроительных вузов: 3-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1983. 487 с.

7. Васильцов Э.А., Ушаков В.Г. Аппараты для перемешивания жидких сред. М.,1979.