Утилизация пластмассовых отходов ПЭВМ

Из пластмассовых материалов изготавливаются следующие части ПЭВМ, периферийных устройств и расходных материалов:

· лицевые панели системного блока;

· корпуса и основания мониторов;

· клавиатуры, манипуляторы;

· корпуса и крышки печатающих и копирующих устройств, сканеров, факсимильных аппаратов;

· картриджи для периферийного оборудования;

· носители информации.

Таким образом, очевидно большое разнообразие пластмассовых изделий, используемых в ПЭВМ.

Принимая во внимание данный факт, можно выделить следующие направления в разработке процессов и методов утилизации пластмассовых отходов ПЭВМ:

1. прямая переработка отходов пластмасс ПЭВМ во вторичное сырье, материалы, изделия, включая и использование в различных композициях;

2. термическое разложение с получением целевых продуктов;

3. термическое обезвреживание с регенерацией выделяемой теплоты;

4. разработка биоразрушаемых пластмасс.

В наиболее типичном виде процесс переработки пластмасс, используемых в ПЭВМ, включает в себя следующие этапы, представленные на рис. 3.12.

Рис. 3.12. Этапы процесса утилизации пластмассовых отходов ПЭВМ

На этапе сортировки и идентификации пластмассовые отходы ПЭВМ сортируют по видам термопласт – поливинилхлорид, полистирол, пенопластовая упаковка, полиэтилен – и подвергают механической переработке.

На этапе гомогенизации и пластификации пластмассовые отходы ПЭВМ подвергаются термическим методам обработки, которые считаются эффективными и перспективными: выход продукта составляет 85 % и более при расходуемых энергетических затратах менее 10 %.

Следует отметить, что до 80 % энергозатрат расходуется на предыдущих этапах (сбор – сортировка – измельчение – промывка – сушка).

К термическим методам утилизации пластмассовых отходов ПЭВМ относятся следующие:

1. ПИРОЛИЗ – термическое разложение органических продуктов при наличии или отсутствии кислорода.

2. ГИДРОЛИЗ – метод, обратный пиролизу.

3. ГЛИКОЛИЗ – деструкция при высокой температуре и давлении в присутствии этиленгликоля и с участием катализаторов.

4. МЕТАПОЛИЗ – метод расщепления пластмасс с помощью металона.

В работе [3.4.] был рассмотрен пиролиз, как один из методов переработки пластмасс.

Термические методы позволяют перерабатывать отходы ПЭВМ с относительно высоким уровнем загрязняющих веществ.

Степень загрязнения имеет два критерия:

· степень смешения с другими материалами;

· различия в составе собранного материала.

Например, в кабельной продукции содержание различных добавок (пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов) колеблется от 50 % до 60 % с различными используемыми смесями и композициями.

В промышленно развитых странах Западной Европы (согласно Applied Market Information) и Японии ежегодно на каждого жителя образуется от 30 до 40 кг отходов пластмасс. В США это количество превысило 50 кг на душу населения. К началу 1990-х годов проблема утилизации пластмасс приняла общемировой характер. Она усугубляется отсутствием международного банка данных по составу и свойствам большого количества небезопасных в экологическом отношении пластиков и надежных универсальных технологий утилизации или переработки пластических материалов.

Важнейшей характеристикой отходов пластмасс (как, впрочем, и самих пластмассовых изделий) является их энергетическая ценность. И по химическому составу и по теплоте сгорания пластмассы подобны основным ископаемым топливам, природному газу, нефти, углям.

Однако прямая утилизация отходов пластмасс путем сжигания в энергетических установках, как правило, невозможна в связи с присутствием в них примесей, приводящих к образованию при сжигании токсичных соединений.

Например, в странах ЕС в почвы ежегодно поступает около 5000 т хрома, 10 т кадмия, 1500 т свинца из выделений при сгорании пластиков, а плотность дыма при этом составляет от 14 до 35 мг/г.

Одной из перспективных технологий переработки отходов пластмасс является их использование в металлургическом производстве в качестве источника энергии и восстановителей, прежде всего – в доменных печах [3.10.].

Данный способ, во-первых, исключает выбросы суперэкотоксикантов, а во-вторых, позволяет даже в доменных печах среднего объема полностью утилизировать отходы крупных промышленных регионов

Технология переработки пластмасс (в том числе содержащих хлор) впервые была предложена специалистами Московского института стали и сплавов (АС №506628 от 03.03.71).

Регулярные опытно-промышленные исследования по проблеме утилизации отходов пластмасс в доменных печах были начаты в Германии в 1991 году. Впервые промышленное внедрение было осуществлено на доменной печи № 2 фирмы «Stahlwerke Bremen GmbH» в 1993 году.

Для подачи пластмасс в фурмы печи с диаметром горна 12 м была использована модернизированная система вдувания пылеугольного топлива. Предварительная подготовка пластмассовых отходов включала сортировку, после которой пленочные материалы плавились и гранулировались, а твердые пластмассы дробились. Затем оба компонента смешивались, получался «пластмассовый агломерат» крупностью менее 8 мм, который и вдувался в доменную печь в потоке дутья через две фурмы в количестве до 30 кг/мин.

К 1995 году мощность системы вдувания была увеличена: пластмассы стали вводить в печь через 8 фурм (из 32), что позволило переработать за год свыше 70 тыс. т отходов. Коэффициент замены кокса пластмассой составил
0,2-0,25 кг/кг. На доменной печи осуществлялся регулярный мониторинг выбросов в атмосферу. Объемы выбросов SO₂, NO_X и пыли оказались существенно ниже уровня предельно допустимых (т.е. менее 80 мг/м-1), были обнаружены следовые концентрации диоксинов менее 0,001 нг ТЕ/м₃, что более чем в сто раз ниже уровня ПДК, составляющего в Германии 0,1 нг ТЕ/м₃.

В настоящее время ввод гранулированного пластика в доменные печи осуществляется также на предприятиях «Krupp Hoesh Stahl» и «Thyssen Stahl AG»

Наиболее широко технология вдувания пластмассы, изображенная на рис. 3.12. применяется на доменной печи № 3 предприятия «EKOStahl GmbH» в г. Айзенхюттенштадте, где расход пластмасс устойчиво составляет 30-60 кг/т чугуна, начиная с 1996года.

Рис. 3.13. Схема подготовки и транспортировки
пластикового агломерата в доменную печь

1 – вертикальный резак; 2 – установка для оплавления пластмассы;
3 – первичное измельчение; 4 – вторичное измельчение; 5 – получение порошка;
6 – приемный бункер; 7 – дутьевой насос; 8 – доменная печь

Для вдувания используется пластик со следующими характеристиками:

· размер частиц – < 10 мм;

· влажность – < 1.0 % (масс.);

· плотность – > 0.3 т/м₃;

· содержание хлора – < 2.0 % (масс.);

· содержание золы – < 4.5 % (масс.);

· содержание полиолефинов – > 70 % (масс.);

· содержание «инженерного» пластика – < 4.0 % (масс.).

При изготовлении ПЭВМ, периферийных устройств, расходных и упаковочных материалов, разнообразие используемых пластмассовых изделий затрудняет отличие одного вида пластика от другого, особенно если процесс рециклирования проводится через длительное время (2-5 лет) после производства изделия.

Для решения данной проблемы были разработаны международные стандарты маркировки пластмассовых изделий, используемых в ПЭВМ. Сейчас наиболее широко применяется стандарт Международной организации по стандартизации – ISO (International Organization for Standartization).

Одним из направлений фирм производителей оргтехники и периферийных устройств ПЭВМ является охрана окружающей среды. Из чего следует стремление изготавливать картриджи, чернила и упаковку из материалов, которые подлежат дальнейшей утилизации.

В таких случаях на картриджах и упаковочной таре проставляются соответствующие маркировки ISO, облегчающие и разъясняющие особенности технологического процесса рециклинга, конечные продукты которого используются для производства новых изделий.

Например, среди изделий, изготовляемых из вторичного сырья на основе картриджей, можно отметить пластмассовые поддоны, которые используются при производстве микросхем, медную проволоку, стальные пластины и драгоценные металлы, используемые в электронике.

В зависимости от модели переработке поддается до 70 % общего веса картриджа.

Неперерабатываемые компоненты картриджей (такие, как остатки чернил и различные композитные детали), подлежат уничтожению в соответствии с нормами и требованиями экологической безопасности.

При этом следует отметить, что чернила, содержащиеся в картридже, особо губительны для организмов, живущих в воде, и могут привести к долговременным отрицательным последствиям для водной среды.

4. Утилизация материалов, используемых в помещениях,
где установлена компьютерная техника

4.1. Основные технологические схемы
переработки компьютерного лома

После окончания срока эксплуатации компьютерной техники образуется компьютерный лом, который подвергается подготовке к переработке с целью разделения по фракциям и извлечения различными способами черных, цветных и драгоценных металлов.

Эффективность использования лома и отходов металла зависят от их качества. Загрязнение и засорение металлических отходов приводят к большим потерям при переработке. Поэтому сбор, хранение и сдача металлических отходов регламентируются специальными стандартами:

· ГОСТ 2787-75^*. Лом и отходы черных металлов. Шихтовые. Классификация и технические требования [4.1.].

· ГОСТ 1639-78*. Лом и отходы цветных металлов. Общие требования [4.2.].

Основными операциями первичной обработки металлических отходов являются сортировка, разделка и механическая обработка.

Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов.

Разделка состоит в удалении из лома неметаллических включений.

Механическая обработка включает в себя рубку, резку, пакетирование и брикетирование (окусковывание механическим уплотнением на прессах, под молотком и других механизмах).

Общие технологические схемы удаления неметаллических включений из металлического лома и первичной обработки лома и отходов цветных металлов приведены на рис. 4.1. и 4.2.

Рис. 4.1. Общая технологическая схема
удаления неметаллических включений из металлического лома

Рис. 4.2. Общая технологическая схема
первичной обработки лома и отходов цветных металлов

На предприятиях, где образуется большое количество металлических отходов, организуются специальные цеха для утилизации вторичных металлов. Чистые однородные отходы с паспортом, удостоверяющим их химический состав, используют без предварительного металлургического передела.

4.2. Установка по переработке электронного лома
компьютерной техники

Установка по переработке электронного лома компьютерной техники и электротехнического скрапа предназначена для извлечения полиметаллического концентрата из многокомпонентного сырья, содержащего редкие и цветные металлы (радиоэлектронные платы, провода и кабели, конденсаторы, модули ПЭВМ и прочее) [4.3.].

На рис. 4.3. представлена принципиальная схема расположения оборудования установки.

Краткая характеристика установки приведена в табл. 4.1.

Рис. 4.3. Принципиальная схема расположения оборудования установки

1, 3 – элеваторы; 2,4 – дробилки молотковые;
5 – элеватор ковшовый вертикальный; 6 – грохот барабанный;
7 – сепаратор электростатический; 8 – сепаратор магнитный;
9 – фильтровентиляционный агрегат

Таблица 4.1. Краткая характеристика установки

Производительность по исходному продукту, т/ч	до 0.5
Извлечение металлической фракции, %	92-98
Суммарная установленная мощность, кВт, не более
Занимаемая площадь, м2, не более
Высота комплекса, м	5.6
Масса оборудования, т, не более

Характерные технологические особенности установки:

· двухстадийное разрушение с последующей классификацией;

· электростатическое и электромагнитное разделение измельченного продукта (по необходимости);

· возможность удаления не дробных тел;

· аспирационная система очистки воздуха.

Установка по переработке электронного лома компьютерной техники и электротехнического скрапа может быть смонтирована в любом помещении, оборудованном грузоподъемными приспособлениями не менее 3 тонн на предприятиях радиоэлектронной и электротехнической отраслей промышленности, машиностроения, приборостроения.