Комплексная безопасность 2011
Комплексное использование вторичных ресурсов
Экология большого города
10_Чистая вода
Разработка научно-обоснованной энерго- и ресурсосберегающей непрерывной технологии и оборудования утилизации отходов полимерной тары и упаковки во вторичный гранулят с улучшенными эксплуатационными характеристиками

Краткое описание

Традиционные способы утилизации, такие как депонирование, сжигание, деструктивные методы приводят к нерациональному использованию и сокращению земельных угодий, загрязнению окружающей среды ядовитыми соединениями, образующимися при сгорании, сложны технологически и требуют значительных финансовых затрат. Поэтому вторичное использование (механический рециклинг) отходов для переработки в изделия способствует снижению степени загрязнения окружающей среды, повышению экологической безопасности регионов и является дополнительным сырьевым источником.

Механический рециклинг полимерной тары и упаковки включает в себя: сбор, сортировку, измельчение, мойку, сушку, пластикацию и грануляцию. Использование всех этих стадий требует значительных трудовых и энергетических затрат, приводит к увеличению производственных площадей и капитальных вложений, и, как следствие, к увеличению себестоимости получаемой вторичной продукции.

В соответствии с целями и задачами научного исследования был разработан непрерывный процесс утилизации и был смонтирован лабораторно-испытательный стенд — валково-шнековый агрегат. Переработка отходов полимерной тары и упаковки во вторичный гранулят по данной технологии позволяет исключить дробление и сушку из стадий предварительной подготовки материала.

В конечном итоге это приводит к значительному снижению трудовых и энергетических затрат на процесс утилизации и получению вторичного материала с меньшей себестоимостью за 1 кг продукции.

Созданный лабораторный стенд валково-шнекового агрегата позволяет исследовать совмещённый процесс утилизации широкого класса отходов термопластичных полимерных материалов и определять геометрические размеры оборудования и технологические параметры процесса, при которых достигаются заданные физико-механические показатели получаемого вторсырья.

В качестве основного пластикационного узла агрегата использовано валковое оборудование, имеющееся на любом заводе или предприятии по переработке пластмасс и РТИ.

Для осуществления непрерывной работы валковая машина оснащена разработанным отборочным устройством шнекового типа, снабжённым съёмными профилирующими приставками с различным количеством фильер разной конфигурации. Конструкция разработанного устройства защищена патентом РФ.

Проведённые экспериментальные исследования доказали работоспособность данной технологии и возможность переработки не только отходов полимерной тары и упаковки производственного и общественного потребления, но и различных технологических отходов термопластов.

Причём, в зависимости от конструкции формующего инструмента шнекового отборочного устройства возможно получение изделий непосредственно из вторичного сырья.

Схема технологического процесса утилизации отходов полимерной тары и упаковки валково-шнековым методом
Схема технологического процесса утилизации отходов полимерной тары и упаковки валково-шнековым методом

Опытные установки

Пат. РФ 67017 RU B29B 7/64. Шнековое отборочное устройство к валковым машинам / Д. Л. Полушкин, А. С. Клинков, М. В. Соколов, П. С. Беляев, В. Г. Однолько; Тамб. гос. техн. ун-т. — № 2006106300/12; заявл. 28.02.2006; опубл. 10.10.2007, Бюл. № 28.

Лабораторно-исследовательский образец валково-шнекового агрегата
Лабораторно-исследовательский образец валково-шнекового агрегата

Конкурентные преимущества

Маркетинговые исследования проводились собственными силами.

Использование валково-шнековой технологии утилизации полимерной тары и упаковки во вторичный гранулят позволяет:

  • использовать в технологическом процессе оборудование, имеющееся на любом предприятии по переработке полимерных материалов;
  • снизить энергетические и трудовые затраты на процесс за счёт исключения дробления и сушки материала.

Предлагаемые теоретические основы, методы и алгоритмы определения величины накопленной деформации сдвига при пластикации открывают перспективы установления связи между технологическими и конструктивными параметрами процесса и оборудования и физико-механическими показателями получаемого гранулята и могут быть положены в методику инженерного расчёта при проектировании технологического процесса и оборудования различной производительности.

Использование данной технологии способствует повышению конкурентоспособности отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках, что приведёт к созданию благоприятного инвестиционного климата для отечественных и иностранных инвесторов на основе достигнутых результатов.

Научная значимость

На основе анализа способов и оборудования для переработки отходов полимеров разработаны непрерывный совмещённый процесс вальцевания-экструдирования и валково-шнековый агрегат для утилизации полимерной тары и упаковки.

Спроектировано отборочное устройство (Патент РФ 67017), обеспечивающее непрерывный съём расплава полимера с поверхности вращающихся валков вальцов и стабильное питание шнекового гранулятора.

Установлены и рекомендованы для проектирования величины суммарной деформации сдвига совмещённого процесса валково-шнековой переработки полимерных материалов (на примере ПЭВД), соответствующие заданным физико-механическим показателям получаемого вторичного материала.

Примеры практического применения

Внедрение результатов работы на ОАО «НИИРТмаш» (г. Тамбов) позволило снизить энергозатраты при производстве 1 кг вторсырья на 20 % за счёт исключения из технологической цепочки дробления и отмывки пластика, сократить производственные площади, а также уменьшить время проектирования оборудования.

Полученный на разработанной установке гранулированный из отходов вторичный полиэтилен низкой плотности используется на НПП ООО «Эласт» (г. Тамбов) в производстве полиэтиленовых труб методом экструзии.

Программное обеспечение на ЭВМ для расчёта основных параметров процесса утилизации и конструкции применяемого валково-шнекового агрегата используется в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 261201 и магистров по программе 150400.26.

География рынка сбыта

Реализация продукта на российском рынке.

Объём рынка сбыта

Оценка не проводилась.

Разработчик

Тамбовский государственный технический университет, ГОУ ВПО (ГОУ ВПО ТГТУ)