CC BY
13
J
Кл1м1шина М. Т.
УДК Б78.Б28.4502.7; 691.002.8:678.4 Б01: 10.15587/2312-8372.2016.86810
СТАН ТА ПЕРСПЕКТНВН РОЗВИТКУ ТЕХНОДОПй ПЕРЕРОБКИ ШИН ТА IX ВПЛНВ НА ДОВК1ДДН
Проаналгзовано проблему збирання, зберггання, утилгзащ I переробляння зношених авто-мобгльних шин, що суттево впливае на довкглля I економгку розвинених крат свту. Розглянуто перспективи використання вторинних ресурсов для випуску нових видгв продукщ. Розглянуто технологи переробляння шин. Наведет дат про ргвень забруднення довкшля при утилгзацп шин.
Клпчов1 слова: технологгя, утилгзацгя шин, довкглля, вгдходи, викиди, тролгз.
1. Вступ
З урахуванням стрибкоподiбного зростання кшькосп автомобШв в Украш — 202 автомобшя на 1000 жи-телiв, тобто близько 10 млн. шт., виникае актуальна проблема складування, зберкання, транспортування, переробляння десятюв мшьйошв штук автомобшьних шин щорiчно. З одного боку ввдпрацьована шина — вщхщ, а з шшого — щнний вторинний ресурс.
В Украш мае бути започатковано формування нових mдходiв та сучасно! iдеологii поводження з вiдходами на основi ресурсозбереження i повторного використання вторинних ресурив. Це стосуеться скорочення обсягiв утворення вiдходiв на стадп виробництва, полшшення технологiчних процесiв, контролювання i ощнювання залучених у виробничий процес природних ресурав.
Питання органiзацii утилiзацii зношених шин не е но-вим т з точки зору постановки самого завдання утилiзацii шин через застосування в промислових технологiях, т з точки зору пропозицп використання народного госпо-дарства (промисловi споживач^, як основного об'екта масового застосування продукпв переробки старо! шинно! гуми. Проблема повинна розглядатися саме з цих двох рiзних позицiй. Перша з них — загальнодержавна, так як проблеми екологп та утилiзацii промислових вiдходiв регулюються на державному рiвнi. Друга позищя — суто галузева — полягае в тому, що питання застосування будь-якого матерiалу в народному господарствi (промис-ловi споживач^ може розглядатися тiльки у випадках досягнення конкретного технiко-економiчного ефекту. Ршення проблеми в цiлому може бути досягнуто тшьки при 11 розглядi з позицiй державного завдання, ште-ресiв конкретних галузей i комерцшно! зацiкавленостi окремих пiдприемств i оргашзацш, залучених до процесу рацiональноi утилiзацii зношених автопокришок. Те, що протягом кшькох десятилiть немае визначеностi в питант методiв утилiзацii шинно! гуми, пов'язано в першу чергу з вщсутшстю державно! полиики в даному напрямку. Свггова практика свiдчить про необхщшсть створення державних комплексних програм, спрямованих на орга-нiзацiю збору, тимчасового зберкання, переробки i роз-витку ринку споживання продукпв утилiзацii шин [1].
2. Об'скт дослщження та його технолог1чний аудит
Об'ект дослгдження — технологи переробляння шин. Спалювання шин вщбуваеться в першу чергу в цементнш
промисловостi i на теплоелектроцентралях. Шини вико-ристовуються тут як матерiал-замiнник вугiлля i мазуту. Десятилитями спалювання шин представляе собою недо-рогий спосiб отримання енергп. В процесi горiння утво-рюються речовини першого-третього класiв небезпеки — бiфенiл, антрацен, флуорентан, пiрен, бенз(а)трен та iншi (табл. 1). Бiфенiл i бенз(а)пiрен е найсильнiшими канцерогенами, тому 1хня наявнiсть свiдчить про серйозну загрозу навколишньому середовищу та здоров'ю людини. У найбшьших кiлькостях утворюються оксиди сiрки (один iз найпоширетших забруднювачiв повiтря) та цинку (не-безпека полягае у його каталиичнш активностi) [2].
Таблиця 1
Викиди забруднюючих речовин при спалюванш шин
Величина викидав
Речовини Шини (спалювання в цементних печах)
□рка, % 1,3-2,2
Зола, % 12,5-18,6
Хлор, % 0,20
Цинк, ррт 9300-20500
Хром, ррт 97
Ншель, ррт 77
Свинець, ррт 60-760
Кадмiй, ррт 5-10
Кадмш i цинк являються активними каталiзаторами утворення дiоксинiв, хром i свинець менш активнi. KpiM того, при спалюванш шин утворюеться дюксид сiрки, який необхщно нейтралiзувати i вловлювати, бо виявлено, що забруднення навколишнього середовища сполуками сiрки становить небезпеку не тшьки для тепершнього часу, але i для майбутнього поколшня за рахунок ix токсичност на репродуктивнi функцiю. Сполуки арки безпосередньо впливають або на зачаття, або на мате-ринський оргашзм i змiнюють функцiю гормонiв [3].
^рка може взаемодiяти з металами та ix сполуками. Так, змшування порошюв сiрки i залiза навiть за невеликого нагрiвання веде до реакцп:
Fe + S = FeS.
(1)
Пiсля тдпалу бурхливо реагуе сумiш порошкiв арки та цинку:
Zn + S = ZnS ■ Fe + S = FeS.
(2)
За звичайних умов арка може взаeмодiяти iз ртуттю:
Hg + S = HgS. (3)
Утворенi сульфiди можуть вступати в подальшi хiмiч-нi взаeмодii. Так, сульфщ залiза FeS може самозайматися на повг^ за нормально'i температури. Сульфщ цинку ZnS у вологому повг^ окислюеться до сульфату, а при на^ванш в повiтрi вiдбуваеться реакщя:
ZnS + 02 = ZnO + SO2. (4)
Останнiй компонент е одшею iз причин утворення кислотних дощдв. Сульфiд ртутi HgS е сильним фунп-цидом, а сульфщ залiза здатний взаемодiяти з концент-рованими хлоридною й штратною кислотами:
FeS + 2НС1 = FeCl2 + H2S, FeS + 12HNOз = = Fe(NO)3 + Н^04 + 9NO2 + 5Н2О. (5)
Кислоти наявнi в навколишньому середовишi досить часто — внаслщок кислотних опадiв i промислових ви-кидiв. Особливо часто концентрованi кислоти можуть надходити у довкшля в останньому випадку [4].
Ряд недолМв спалювання шин лежить в самш при-родi даного методу. Температуры коливання в процес горiння ведуть до неповного згоряння шини. При цьому при температурi нижче 1100 °С утворюються такi отруйнi речовини, як хлорований дюксин i фуран. Вам вщомий i незаперечний той факт, що подiбного роду процеси сприяють посиленню тепличного ефекту. Так, в процеи горiння утворюеться близько 3,7 тис. кг С02 на 1 т шин. У виробництвi цементу кшьюсть використовуваних, як паливо шин технолопчно обмежена. У багатьох крашах спостерiгаеться тенденцiя, щодо обмеження спалювання шин на користь шших способiв переробки. Це продиктовано усвщомленням того, що незважаючи на те, що спалювання е одним з найпростших i зручних спосо-бiв переробки шин, воно не е виршенням проблеми утилiзацii вiдходiв, а навпаки, перешкоджае створенню i застосуванню нових методiв переробки [2].
3. Мета та задач1 дослщження
Метою до^дження е визначення впливу на довкшля технолопчних процесiв переробляння шин, за рахунок визначення складу, концентрацп i валових обсягiв викидiв забруднюючих речовин, та зони розповсюдження викидiв.
Для досягнення поставлено! мети необхщно вико-нати наступнi задача
1. Проаналiзувати нормативну базу з питань якост i охорони атмосферного повиря.
2. Розглянути особливостi рiзних технологiчних про-цесiв переробляння шин та визначити найбшьш опти-мальний.
3. Розрахувати приземну концентращю забрудню-ючих речовин.
4. Анал1з л1тературних даних
Питанням якост атмосферного повiтря i охорони атмосферного басейну вщ забруднень присвячено досить багато законодавчих акпв 6С. Серед них — шоста еко-лопчна програма дiй «Навколишнього середовище 2010:
Наше майбутне, Наш вибiр» (Sixth Environment Action Programme (EAP), «Environment 2010: Our Future, Our Choice») [5], Програма «Чисте повиря для бвро-пи» (Clean Air For Europe (CAFE)), Тематична стра-тепя по забрудненню атмосферного повiтря (Thematic Strategy on Air Pollution) [6], а також ряд директив, ршень i регламенпв 6С [7, 8]. Вщзначити слiд прийняту в 1996 р. рамочну директиву за яюстю атмосферного повиря (Air Quality Framework Directive) [9], на основi яко1 уже друге десятилiття формуеться полиика захис-ту повiтряного басейну вщ рiзного роду забруднень в крашах, що входять до бвропейського Союзу, i чо-тири 11 дочiрнi директиви, якi регламентують питання мотторингу i контролю основних забруднюючих речовин [7, 8]. На особливу увагу заслуговуе i прийнята директива по повирю [10], яка досягнула в охорош атмосферного басейну результапв. Дана директива фор-муе подальшi тенденцп охорони атмосферного повiтря згщно з вимогами прогресу i постшного вдосконалення на шляху до досягнення якост атмосферного повiтря, прийнятного для здоров'я населення, стану екосистеми i заощадження iсторико-культурних пам'яток [11].
Основна дiяльнiсть 6С спрямована на зниження навантаження на атмосферне повиря шляхом iмплi-кацп внутрiшнього европейського законодавства, а також роботи на мiжнародному рiвнi з метою зменшення транскордонного переносу забруднень. Програма «Чисте повiтря для бвропи» iнiцiювала розвиток Тематично1 стратеги, в котрiй викладеш якiснi та кiлькiснi цiлi подальшо1 европейсько1 полiтики забезпечення охорони атмосферного повггря. Стратегiя встановила довгостро-ковi цiлi, досягнення котрих плануеться на 2020 р.
В бшьшосп розвинених краш iндустрiя утилiзацii вiдходiв е самостшним сектором економiки i займае штотне становище у виробництвi внутршнього валового продукту (ВВП). Так, за даними Нащонального агентства з охорони навколишнього середовища Францп (ADEME), останнi 12 рокiв система управлшня вiдходами забезпечуе 2 % ВВП [12]. За цей перюд кшьюсть смитеспалювальних заводiв скоротилася на третину, а зусилля, спрямоваш на сортування i подальшу переробку вiдходiв, забезпечили збiльшення кiлькостi робочих мкць в галузi в 73 рази. Особливе мкце в цiй програмi придiляеться проблемi утилiзацii зношених шин. З грудня 2003 р. у Францп вступив в дш закон № 2002-1563 про правила видалення зношених шин. З тексту закону випливае, що вщповщальшсть за ути-лiзацiю подiбних вiдходiв покладено на виробниюв та iмпортерiв [13]. З метою реалiзацii цих правил основш виробники шин на територп Францп в 2003 р. оргаш-зували акщонерну компанiю, що управляе «Aliapur» [2].
В Украiнi не кнуе державно'1 програми з утилiза-цп автомобiльних шин, а також великих заводiв по 1х переробцi. За даними Державного автотранспортного науково-дослщного i проектного iнституту (Державто-транНД1проект), в Украш щорiчний прирiст зношених покришок становить 200 тис. т. [14]. Заметь ввдповщно! утилiзацii автомобiльних шин вщпрацьований матерiал масово викидають на звалища або спалюють. Лише 7 % використаних покришок лжвщуються вщповщно до екологiчних норм. Лiдером масштабно'! утилiзацii автомобiльних шин в Украш мае стати АТ «Росава», яка заявила про розробку проекту по утилiзацii шин методом пiролiзу (планова потужтсть — 60 тис. т. на рш).
Варпсть проекту — 88 млн. евро. Постачальник об-ладнання для переробки — японська Nippon Steel Corporation [15].
Таким чином, слад зазначити, що за своею структурою i властивостями матерiалiв шини е строго ушфшова-ним видом продукцп. Жорстка конкурентна боротьба за яюсть i надiйнiсть привела до того, що склад i вла-стивост каучуку, каркасних матерiалiв, а також техно-логiя виробництва цих виробiв, досить схожi у рiзних виробникiв. В результатi сучаснi шини являють собою складний композитний вирiб з рiзнорiдних матерiалiв, що володiе великою стiйкiстю до механiчних повторно-змiнних навантажень i руйнiвним факторам зовшшньо-го середовища. На сьогодш iснуе декiлька основних технологiчних процеав переробляння i утилiзацiï шин, кожен з яких мае своï переваги i недолши. В той же час порiвняльнi данi про вплив кожноï з технологiй на довкшля вiдсутнi, немае розрахункiв обсягiв, матема-тичноï моделi зони розповсюдження викидiв.
5. Матер1али та методи дослщження
Наявний досвiд свiдчить, що найбшьш поширеними методами переробляння i утилiзацiï шин е:
1. Спалювання з отриманням енергп, найбiльш по-пулярне спалювання '¿х в цементних печах i енергетич-них установках: котлах, печах для виробляння тепловоï i електричноï енергiï.
2. Механiчне подрiбнення, результатом якого е гу-мова крихта та порошок, як використовуються для замiни натурального i синтетичного каучуку при виго-товленнi полiмерних сумiшей i будiвельних матерiалiв. Також, одним iз видiв механiчного переробляння шин е крюгенне охолодження шин з подальшою переробкою в крихту, порошок та озонш технологiï переробляння шин потоком озону, кшцевим результатом яко'1 е також механiчне подрiбнення шин.
3. Вiдновлення шин для вторинного використання.
4. Пiролiз: автопокришки тд впливом тепла (темпе-ратури в дiапазонi 500-700 °С), при вщсутносп кисню, розкладаються на тверда рiдкi та газоподiбнi речовини. При ввдносно низьких температурах отримують легкий дистилят, тверде паливо, яке за властивостями близьке до деревного вугшля, та метал.
Бшьш детально розглянемо кожен iз методiв переробляння i утилiзацiï шин.
Переробка в крихту. Подрiбнення вiдходiв гуми визна-еться найпростшим i рацiональним способом переробки, оскшьки дозволяе максимально зберегти фiзико-механiчнi та хiмiчнi властивостi матерiалу. Однак саме кшцева стадiя використання отриманоï крихти i е каменем спо-тикання економiчно ефективного вирiшення проблеми повного рециклшгу гумових вiдходiв.
Щоб зробити добавку в дорожне покриття або бггумну мастику, потрiбно зробити рецептуру. Два однакових за розмiром колеса, але рiзних виробникiв, дадуть за своïм складом неоднорiдну масу, в яку потрiбно додавати компоненти, щоб отримати необхщш властивостi. Вщо-мо, що протягом бшьше сотнi роюв робилися численнi зусилля, щоб об'еднати гуму з биумами i асфальтами з метою ïï утилiзацiï i додання в'язких матерiалiв гумо-подiбних властивостей. Розроблено безлiч технологiчних схем прямого введення гуми в асфальтобетонш сумш^ використання гумовоï крихти, як наповнювача в дорож-
ньо-будiвельних матерiалах. Побудованi сотнi експери-ментальних дшянок дорiг, покриттiв мостiв i аеродромiв, якi спочатку показували чудовi характеристики. Однак попм вiдбувалося повiльне розбухання часток гуми, замкнених в структурi асфальту. Покриття при таких внутршшх навантаженнях швидко руйнувалися. Шяк не пов'язаш гумовi частинки фарбують з асфалклв i, практично в незмшному виглядi, розносилися вiтром, забруднюючи околищ.
Для того, щоб зробити з крихти будь-який вирiб, необхiдно закупити додаткове обладнання, що зведе нашвець декларовану порiвняльну дешевизну. А попм вироби, отриманi з крихти, необхщно буде реалiзувати, що теж вимагае часу, створення мережi збуту i неод-мiннi проблеми з затримкою платежiв i банкрутством партнерiв. Американсью та шведськi фахiвцi провели дослщження, в результат якого з'ясувалося, що по-кришки — досить небезпечна частина автомобшя: пил, що виникае внаслщок зносу гуми, може викликати сер-йознi захворювання. Наприклад, тшьки в однiй Швецп в атмосферу щорiчно викидаеться близько 10 тис. т. гумового пилу. У Лос-Анджелеа, щодня викидаеться близько 5 т. О це при тому, що Лос-Анджелес вважаеться еколопчно чистим мктом). А всього ж у всьому свт кшьюсть цих викидiв складае бшьше 1 млн. т. Шляхом простих розрахунюв шведськ вчеш визначили, що кожен день звичайний громадянин Швецп вдихае 6 г гумового пилу, американець — 13 г, роаянин — 20 г [2].
Вiдновлення шини — це п каттальний ремонт, при якому оновлюеться або протектор шини, або як протектор, так i боковина, з метою продовження термшу експлуатацп автопокришки. Вiдновлення е еколопчним способом, при якому може бути тдвищений термiн експлуатацп шини. З одного боку, це веде до зменшення кшькосп вiдходiв, з шшого — до економГ! ресурав, тому що для вiднов-лення шини необхiдно в середньому близько 5 л сиро1 нафти, а для виробництва ново! автопокришки — 35 л.
Частка вщновлених шин в рiзних кра1нах неоднакова. Так, наприклад, в США вщновлення фактично не мае шякого значення, в Японп вiдновлюеться тiльки кожна десята шина, в Шмеччиш — кожна п'ята, в Шдерлан-дах — кожна третя.
Вiдновленi шини легкових автомобшв запитують, насамперед, для автомобШв економного i середньо-го класу, причому в цьому клаа в Шмеччиш, попит перевищуе пропозищю. Ввдновлеш шини автомобiлiв з високими швидкостями, навпаки, не користуються попитом. Новi автомобiлi обладнанi вiдповiдно новими автопокришками. З техшчно! точки зору, вщновлення шини не може повторюватися скшьки завгодно раз без впливу на 11 якiсть i безпеку експлуатацп (як правило, шина може бути вщновлена максимально тiльки два рази). Тому, вщновлення являе собою тшьки тимчасове, а не комплексне виршення проблеми утилiзацii вiдходiв.
При ремонп гумотехнiчних виробiв (камери, покриш-ки i т. д.) видiляються забруднюючi речовини. Так, при обробцi мкцевих пошкоджень (шлiфуваннi) видiляеться гумовий пил. При приготувант клею, промазуваннi клеем i сушцi видiляються пари бензину. При вулканiзацii видiляються сiрчаний газ, дившш та iзопрен [2]. Для розрахунку викидiв забруднюючих речовин дшьницею ремонту гумовотехнiчних виробiв необхiдно мати наступ-нi вихiднi данi: питомi видiлення забруднюючих речовин при ремонп камер i покришок; кiлькiсть витрачених за
рж матерiалiв (клей, гума для ремонту камер та покри-шок); час роботи шлiфувальних станюв в день. Валовi викиди пилу розраховуються за формулою:
Mn = gn х t х n x 3600 x 10-
(6)
де ¿п — питомий показник видшення пилу при роботi одинищ обладнання на протязi 1 робочого дня (г); п — число дшв роботи дшьнищ в рж; Ь — середнiй «чистий» час роботи шлiфувального станка, час день.
При робот рiзноi eмнiсноi апаратури (змiшувачiв, реакторiв i т. п.), а також при використанш рщин без-посередньо в технологiчних процесах (наприклад, при очищенш гумових поверхонь бензином, нанесенш клеiв i т. п.) вщбуваеться видiлення парiв шюдливих речовин, кiлькiсть яких розраховуеться за формулою:
П = uFT,
(7)
де F — площа випару (м2); т — час випару (с); и — швид-юсть випару (г/см2) [16].
Шролгзна технолог1я переробки автопокришок в па-ливо заснована на на^ванш без доступу кисню до температури в 400 °С (низькотемпературний пiролiз). Попередньо тдготовлеш вiдходи завантажуються через завантажувальний люк в котли-утилiзатори. Топки ко^в завантажуються твердим паливом (дровами). Конструктивне виршення котла забезпечуе рiвномiрне розподшення тепла по всьому об'ему корпуса. Змша температурного режиму, в залежност вiд режиму термiч-ного розпаду вихщно! сировини, здiйснюeться шляхом регулювання подачi в топку твердого палива.
При досягненш температури в ко^ 100 °С почина-еться видшення залишково! вологи, яка до температури 120 °С виводиться трубопроводами i конденсуеться у пiдколоннику Шсля пiдняття температури в котль утилiзаторi до 200 °С починаеться процес термiчного розпаду вихiдноï сировини, в результат чого вщбува-еться видшення парогазовоï сумiшi, що поступае через тдколонник на фракцiйний вологовiддiлювач. У фрак-цiйному вологовiддiлювачi проходить конденсащя рiдкоï фракцп i пiролiзноï води.
Несконденсований газ, що мае в œ6i механiчнi домiшки рiдких вуглеводтв, поступае в газгольдер низького тиску, i дал^ через блок фшк^в, подаеться трубопроводами газо-постачання модуля до горшок котлiв-утилiзаторiв. Злив рщ^ фракцп вiдбуваеться в емностi збору рщ^ фракцп.
Основним показником за-кiнчення процесу утилiзацiï вiдходiв е припинення видь лення парогазовоï сумiшi та зниження тиску газу в систе-мi. Пiсля закiнченнi процесу утилiзацiï в котлi-утилiзаторi залишаеться твердий залишок, який вивантажуеться через ви-вантажувальний люк i подаеть-ся на дшьницю його зберiгання.
1снуе ряд класифжацш т-ролiзу:
— сухий (без доступу кисню) i окислювальний тро-
лiз (при частковому спалюваннi вiдходiв або в результат прямоi обробки димовими газами);
— низькотемпературний (300-500 °С), направлений переважно на отримання продукпв рщко'1 фракцii;
— середньотемпературний пiролiз (500-800 °С) — на отримання продукпв всiх фракцiй;
— високотемпературний пiролiз (понад 800 °С) — на отримання газоподiбнихних продуктiв;
— пiролiз в установках перiодичноi i безперервноi д11.
6. Результати дослщження
Середнш масовий баланс сухого перiодичного пiролiзу шин в залежностi вiд температури наведено в табл. 2.
Таблиця 2
Сарадшй масовий баланс сухого паршдичного пiролiзу
Показники Тампаратура пipолiзy, °С
500 700 800
Нагавкокс, % 60,5 52,5 44,0
Рщинна шчна паливо, % 30,3 27,9 17,7
Газ, % 6,8 18,2 26,3
Втрати, % 2,4 1,9 2,1
Споживання анарт, МДж/кг шин 4,2 5,7 4,6
Склад i властивосп piдинного гачного палива niponi3y шин
Щшьшсть, кг/м2 880 973 1125
Лагка фpaкцiя (40-150 °С), % маси 41 49 37
Важка фракщя > (150 °С), % маси 58 50 62
Таплота спалювання, МДж/кг 44 42 25
Склад властивосп нашвкоксу при пipолiзi шин
Насипна щшьшсть, кг/м2 350 340 330
Вуглаць, % маси 84 85 86
Срка, % маси 0,9 0,6 0,9
ЛaIючi рачовини, % 36,2 20,1 3,6
Зольшсть, % маси 7,0 8,0 9,2
Волопсть,% маси 1,1 0,9 0,8
Таплота спалювання, Мдж/кг 35,4 33,4 31,1
Примгтка: на ochobî MaiapianiB [17]
Дослiдження впливу на довкшля пiролiзу проводились на типовому виробництв^ яке складаеться з чоти-рьох пiролiзних установок БКР-003-2 (табл. 3).
Тахнолопчна устаткування
Таблиця 3
Найманування Ражим роботи Баланс часу Тармш ввадання в аксплуатащю Строк амор-тизаци Дата про-вадання раконструкци
Модуль БКР-003-2 (котaл-yтилiзaтоp № 1) Базовий 4000 2015 2030 —
Модуль БКР-003-2 (котaл-yтилiзaтоp № 2) Базовий 4000 2015 2030 —
Модуль БКР-003-2 (котaл-yтилiзaтоp № 3) Базовий 4000 2015 2030 —
Модуль БКР-003-2 (котaл-yтилiзaтоp № 4) Базовий 4000 2015 2030 —
Компансацшний разарвуар для газу 5 м3 Базовий 4000 2015 2030 —
Компансацшний разарвуар для газу 5 м3 Базовий 4000 2015 2030 —
Буфарний разарвуар для рщкш фракци 3,7 м3 Базовий 8760 2015 2025 —
Буфарний разарвуар для рщкш фракци 3,7 м3 Базовий 8760 2015 2025 —
Разарвуар для збарн-ання палива 25 м3 Базовий 8760 2015 2025 —
Разарвуар для збарн-ання палива 10 м3 Базовий 8760 2015 2025 —
Разарвуар для збарн-ання палива 10 м3 Базовий 8760 2015 2025 —
J
На пiдприeмствi, де проводився пiролiз, дiють на-ступш b^o6hotî дiльницi:
Склад сировини. Вiдбyваeться складування та збе-рiгання сировини з подальшою пiдготовкою до переробки. Вщходи гyмово-технiчних виробiв поступають на дшьницю пiдготовки сировини, де сортуються за розмiрами i на спещальному обладнаннi здiйснюeться ïx приведення до завантажувальних розмiрiв.
Дшьниця mepMÎ4Hoï обробки сировини. За допомо-гою термiчноï обробки виконуеться переробка сировини. Дшьниця обладнана чотирма котлами-yтилiзаторами, двома буферними емностями для збержання рiдкоï фрак-цп (3,7 м3 + 3,7 м3) та двома компенсацiйними резервуарами (5 м3 + 5 м3).
Дшьниця збериання pidmï фракци. Шсля наповнення буферних емностей, рщку фракцiю перекачують на зберь гання до трьох резервуарах емтстю 25 м3, 10 м3 та 10 м3.
Дшьниця збериання твердого залишку. На дшьни-цi виконуеться ввддшення напiвкоксy та металобрухту з подальшим зберiганням.
Переробка гyмо-теxнiчниx вiдxодiв (автомобшьних шин) базуеться на методi теxнiчноï обробки (табл. 4). В якосп сировини виступають вiдxоди гyмово-теxнiчниx виробiв. В процесi такоï обробки отримуеться продукщя:
— рiдка фракцiя (паливо тчне альтернативне);
— напiвкокс (вуглець техтчний) — використовуеть-ся в якост твердого палива, наповнювачiв, моди-фiкаторiв, пiгментiв;
— газ — використовуеться на технолопчш потреби (тдтримування теxнологiчного процесу);
— металобрухт — використовуеться для послiдyючоï переробки на метал.
□снавна сиравина, ща викариставуЕться
Найменування Кшьтсть Дакументаци, ща регламентуЕ вимаги да сиравини
Деревина 120 т/р (200 м3/р1к) ДСТУ 4845:2007
В1дхади гумава-тех-шчних вирабiв 850 т/р1к ДСТУ 4406:2005
Розрахунок викидiв шкiдливиx речовин, якi викида-ються в атмосферу при спалюваннi оргашчного палива (табл. 5) проводився зпдно [18].
Валовий викид j-i забрyднювальноï речовини Ej, т, що надходить у атмосферу з димовими газами енер-гетичноï установки за промiжок часу Р, визначаеться за формулою:
Ej =Х Ei = 10-6 X kß (Qr ).,
(8)
де Ej, — валовий викид j-ï забрyднювальноï речовини пiд час спалювання ¿-го палива за промiжок часу P, т; kji — показник емiсiï j-ï забрyднювальноï речовини для ¿-го палива, г/ГДж; ß, — витрата i-го палива за промiжок часу P, т; ( Qr,), — нижча робоча теплота згоряння i-го палива, МДж/кг.
Таблиця 5
Масавий елементний склад (%) дерев'яних пелетш
Палива Сг, % Нг, % Sr, % Or, % Nr, % Ar, % Wr, % Qr Мдж/кг
Дерев'ян1 пелети (вщхади дере-вини) 34,6 4,2 0,00 30,1 0,4 0,7 30 12,3
Таблиця 4
Вiдповiдно до особливостей виробничих процеав, в резyльтатi переробки гумових виробiв виробляють-ся додатковi сировини. За теxнологiчним регламентом продуктившсть модуля БКР-003-2 по сyxiй сировиш —
2 т/добу. Режим роботи двозмшний, тривалiсть змiни — 8 год. Продуктившсть установки по виходу продукцп:
1. Рщка фракщя — 500 л/добу (500 м3/рж).
2. Високо вуглецевий залишок — 1 т/добу (1000 т/рж).
3. Метал — 0,2 т/добу (200 т/рж).
4. Газ — 200 м3/добу (200000 м3/рж).
Модель розрахунку викидю. Дшьниця термiчноï обробки сировини. Котел-yтилiзатор № 1 (модуль БКР-003-2). Дана установка обладнана трьома джерелами викиду
3 однаковими параметрами Н = 4,2 м, D = 0,15 м. Режим роботи котла-yтилiзатора — 2 змши по 8 год, з них
4 год на деревиш та 4 год на газу. Кшьюсть дереви-ни, для спалювання в установщ становить — 30 т/рж. Звщси на кожне джерело викиду приходить по 10 т де-ревини на рж. Кшьюсть газу, що спалюеться в установщ становить — 50 000 м3/рж, звщси на кожне джерело викиду приходить по 16 667 м3 газу на рж.
Розрахунковi значення валових викидiв для одного котла утилiзатора складають:
Валовi викиди Оксиди азоту (у перерахунку на дь оксид азоту [N0 + N02]):
ЕШг = 10-6 ■ 72,12 10 12,3 = 0,008871, т/рж.
Валовi викиди оксидiв вуглецю:
ЕС0 = 10-6 1507,39 10 12,3 = 0,185409, т/рiк.
Валовi викиди дiоксид сiрки (дiоксид та триоксид) у перерахунку на дюксид арки:
Е50г = 10-6 ■ 38,3 10 12,3 = 0,004711, т/рж.
Вaловi викиди речовини у виглядi суспендованих твердих частинок недиференцшованих за складом:
ЕС = 10-6 ■ 47,37 10 12,3 = 0,005827, т/рiк.
На рис. 1 наведена зона розповсюдження викиду оксиду вуглецю, як найбшьш масового забруднювача, та значення в частках ГДК на саштарно-захиснш зот (300 м).
Рис. 1. Зана разпавсюдження викид1в аксиду вуглецю
Розподш концентрацiй забруднюючих речовин вико-нувався за допомогою програми «ЕОЛ+» (версiя 5.23).
Показники часток ГДК вщповщають дев'яти зонам, розташування яких залежить вщ рiвня концентрацiй забруднюючих речовин у приземному шар1 Встанов-лено, що максимальна концентрацiя на межi СЗЗ, для оксиду вуглецю становить — 0,058 ГДК, дюксину азоту — 0,14 ГДК, дюксину арки — 0,014 ГДК, твердих суспендованих частинок — 0,023 ГДК. Вщповщно отри-маних результапв перевищення значення часток ГДК на межi санiтарно-захисноï зони вiдсутнi.
7. SW0T-аналiз результапв дослщження
Strengths. Проведет дослщження пщгвердили еколо-гiчну безпечтсть пiролiзноï технологи переробляння шин.
У ходi дослiдження отриманi конкретнi результати кшькосп вторинних ресурсiв: газ, метал, рщке паливо, що утворюються на одиницю обсягу перероблених шин. Також показано, що одночасно з вторинним ресурсами утворюються викиди: оксидiв азоту, вуглецю арки, твердi суспедовaнi частинки.
Представлено математичний алгоритм визначення валових обсяпв викидiв перерахованих зaбруднювaчiв.
Weaknesses. Проведет теоретичт розрахунки i дослщження потребують подальшого дослiдження в частит визначення номенклатури i обсяпв викидiв при переробляннi шин при рiзних способах.
Opportunities. Для виршення проблеми накопичення aвтомобiльних i полiмерних вiдходiв доцiльно застосо-вувати новi технологй щодо переробки та утилiзaцiï вiдходiв, щоб звести до мшмуму небезпеку нанесення шкоди здоров'ю людини.
Threats. В результат iмплементaцiï европейського законодавства було досягнуто значний прогрес в бо-ротьбi з такими забруднювачами повiтря, як дюксид сiрки, свинець, оксид азоту, монооксщ вуглецю i бензол, твердi суспендоваш частики. Однак, не дивлячись на зниження деяких шкщливих викидiв, яюсть повiтря все ще е причиною багатьох проблем. Дрiбнi фракцп твердих частинок (1-10 мкм) е причиною всезростаю-чого ризику для здоров'я, що робить очевидною необ-хщтсть подaльшоï дiяльностi з охорони атмосферного басейну на локальному, нацюнальному, бвропейському рiвнi. В Украш немае чиких критерив, якi технологи переробляння i утилiзaцiï шин е доцшьними, еколопч-но безпечними i економiчно обгрунтованими. Вiдсутнi зaконодaвчi бар'ери для безконтрольного ввозу шин з розвинених краш, таю випадки не поодиною. В Украш вщсутня чггка концепцiя оцiнки проблеми накопичення шин: це вщходи, чи вторинна сировина. У бшьшосп европейських крaïн шини — сировина i бшьшють тех-нологiй розвиваються в напрямку створення нових, вдо-сконалення iснуючих, еколопчно безпечних технологiй переробляння шин.
8. Висновки
1. Проaнaлiзовaно нормативну базу з питань якосп i охорони атмосферного повггря. В результaтi aнaлiзу зробленi наступш висновки:
1) в середньому у багатьох крашах кожен день в ор-гaнiзм людини попадае 10-15 г гумового пилу вщ тертя автомобшьних шин при дорожньому русi;
2) в Украш вщсутш нормативи викидiв гумового пилу з шин в атмосфера як при експлуатаци автомо-бiлiв, так i при '¿х переробцi;
3) в Укрaïнi юнують нормативи на твердi суспен-доваш частинки, як iнтегрaльний показник, а не як окремий вид — гумовий пил;
4) в Украш вщсутш нормативи на сажу при спалюванш шин.
2. Розглянуто особливост рiзних технолопчних про-цеав переробляння шин та визначено найбшьш опти-мальний. Поширеними технологiями переробляння шин е: мехашчне подрiбнення, спалювання, пiролiз.
Подрiбнення вiдходiв гуми визнаеться найпростшим i рaдiонaльним способом переробки, оскшьки дозволяе максимально зберегти фiзико-мехaнiчнi та хiмiчнi влaстивостi мaтерiaлу. Однак саме кiнцевa стaдiя використання отрима-ноï крихти i е каменем спотикання економiчно ефективного виршення проблеми повного рециклiнгу гумових вiдходiв.
Спалювання шин приводить до суттевого забруднення довкiлля важкими металами (кaдмiй, шкель), з'еднаннями сiрки оксидами вуглецю.
Пiролiз — нaйбiльш екологiчно безпечна технолопя переробляння шин.
За результатами дослiджень типова пiролiз установка з чотирьох котлiв утилiзaторiв не приводить до викиду в атмосферу важких метaлiв, арки. В результата пiролiзу при середньорiчному нaвaнтaженнi — 850-1000 т/рiк вiдходiв гумово-технiчних виробiв утворюються: рщка фракщя — 500 л/добу (500 м3/рж), високо вуглецевий залишок — 1 т/добу (1000 т/рш), метал — 0,2 т/добу (200 т/рш), газ — 200 м3/добу (200000 м3/рк).
Розраховано приземну концентрaцiю забруднюючих речовин за допомогою програми «ЕОЛ+». Згщно проведеного розрахунку, максимальна концентращя на межi СЗЗ, для оксиду вуглецю становить — 0,058 ГДК, дюксину азоту — 0,14 ГДК, дюксину арки — 0,014 ГДК, твердих суспендованих частинок — 0,023 ГДК. Вщповщно отриманих результат перевищення значення часток ГДК на межi сaнiтaрно-зaхисноï зони вщсутш.
Лггература
1. Голж, Ю. С. Законодавство бвропейського союзу у сферi охорони навколишнього середовища [Текст] / Ю. С. Голж, Ю. С. Войтенко, А. В. Войтенко, О. Е. 1лляш. — Полтава, 2009. — 170 с.
2. Анализ технологий переработки автошин [Электронный ресурс] // Отраслевой портал «Отходы.Ру». — 05.09.2009. — Режим доступа: \www/URL: http://www.waste.ru/modules/ section/item.php?itemid-140
3. Сетко, Н. П. Влияние экзогенных серосодержащих химических веществ на женский организм (обзор) [Текст] / Н. П. Сетко, О. Б. Гомонова, В. С. Делов // Гигиена и санитария. — 1994. — № 6. — С. 14-17.
4. Петрук, В. Г. Оцшка впливу на навколишне середовище шин-но'1 промисловост [Текст] / В. Г. Петрук, В. О. Прокопенко, П. М. Турчик // Збiрник мaтерiaлiв II-го Всеукрашського з'Ьду еколопв за мiжнaродноï участю. — 2009. — С. 73-76.
5. Sixth Environment Action Programme (EAP) [Electronic resource] / European Commission // Environment 2010: Our Future, Our Choice. — L-2985. — 01.09.2011. — Available at: \www/URL: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ TXT/?uri=uriserv:l28027
6. Communication «The Clean Air for Europe (CAFE) Programme: Towards a Thematic Strategy for Air Quality» [Electronic resource] / European Commission // 6th Environment Action Programme. — C0M(2001)245. — 04.05.2001. — Available at: \www/URL: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ TXT/?uri=CELEX:52001DC0245
7. European Commission [Electronic resource], — Available at: \www/ URL: http://ec.europa.eu
8. European Environment Agency [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://www.eea.europa.eu/
9. European Union emission inventory report 1990-2008 under the UNECE Convention on Long-range. Transboundary Air Pollution (LRTAP) [Electronic resource] // European Environment Agency. — 09.06.2010. — Available at: \www/URL: http:// www.eea.europa.eu/publications/lrtap-emission-inventory-report
10. Директива 2000/60/6С бвропейського Парламенту i Ради вщ 23 жовтня 2000 року «Про встановлення рамок дiяльностi Сшвтовариства в галyзi водно! полынки» [Електронний ресурс] // Верховна Рада Украши. — 11.03.2008. — Режим доступу: \www/URL: http://zakon2.rada.gov.ua/laws/ show/994_962
11. Войтенко, А. В. бвропейський шдхщ до виршення проблем забруднення i забезпечення якост атмосферного повгт-ря [Текст] / А. В. Войтенко, Ю. С. Голик // Еколопчна безпека. — 2010. — № 2. — С. 23-24.
12. ADEME — Changement climatique — transition ecologique, energetique [Electronic resource]. — Available at: \www/URL: http://www.ademe.fr/
13. Décret n° 2002-1563 du 24 décembre 2002 relatif à l'élimination des pneumatiques usagés [Electronic resource] // Légifrance, le service public de l'accès au droit. — Available at: \www/ URL: https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do7cidTexte-J0RFTEXT000000418004&dateTexte=&categorieLien=id
14. «Державний автотранспортний науково-дослщний i проектний шститут»: вщ витокiв до сьогодення [Електронний ресурс] // ДП «ДЕРЖАВТОТРАНСД1ПРОЕКТ». — Режим доступу: \www/URL: http://wwwinsat.org.ua/phpfiles/menu/about/
15. Беев, В. Утилизация автомобильных шин: украинцы ездят на вечных шинах? [Электронный ресурс] / В. Беев // Autocentre.ua. — 28.02.2012. — Режим доступа: \www/URL: https://www. autocentre.ua/opyt/tehnologii/utilizatsiya-avtomobilnyh-shin-ukraintsy-ezdyat-na-vechnyh-shinah-90173.html
16. Марков, В. А. Токсичность отработавших газов дизелей [Текст] / В. А. Марков, Р. М. Баширов, И. И. Габи-тов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: МГТУ им. Баумана, 2002. — 375 с.
17. Клюс, В. П. Энергоэффективная переработка амортизированных шин в альтернативное топливо [Текст] / В. П. Клюс // Епе^ейса. — 2014. — № 4. — С. 125-128.
18. Зб1рник показнигав емюп (питомих викид1в) забруднюючих речовин в атмосферне повпря р1зними виробництвами. Том 1 [Текст]. — Донецьк, 2004. — 184 с.
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ШИН И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Проанализирована проблема сбора, хранения, утилизации и переработки изношенных автомобильных шин, существенно влияющих на окружающую среду и экономику развитых стран мира. Рассмотрены перспективы использования вторичных ресурсов для выпуска новых видов продукции. Рассмотрены технологии переработки шин. Приведены данные об уровне загрязнения окружающей среды при утилизации шин.
Ключевые слова: технология, утилизация шин, окружающая среда, отходы, выбросы, пиролиз.
КлшШина Марiя Тарайвна, пров^дний фахiвець, Науково-виробнича компатя ТОВ «Автоекоприлад», Кшв, Украта, e-mail: mklimishyna@gmail.com.
Климишина Мария Тарасовна, ведущий специалист, Научно-производственная компания ООО «Автоэкоприбор», Киев, Украина.
Klimishyna Mariia, Research and Production Company «Avtoeko-prylad», Kyiv, Ukraine, e-mail: mklimishyna@gmail.com
