автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка оборудования и технологии для утилизации отходов термопластов

005043609

На правах рукописи

МАКЕЕВ Павел Владимирович

РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ

Специальности: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность)

05.17.06 - Технология и переработка полимеров и композитов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 мдм 2012

Тамбов 2012

005043609

Работа выполнена на кафедре «Переработка полимеров и упаковочное, производство» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»).

Научные руководители: кандидат технических наук, профессор

Клинков Алексей Степанович

доктор технических наук, профессор Беляев Павел Серафимович

Официальные оппоненты:

Скуратов Владимир Кириллович,

доктор технических наук, профессор, Московский государственный университет инженерной экологии

Баронин Геннадий Сергеевич,

доктор технических наук, профессор, Тамбовский государственный технический университет кафедра «Теория машин, механизмов и детали машин»

Ведущая организация

ОАО «Тамбовмаш», г. Тамбов

Защита состоится « » 2012 г. в/^-'&Ласов на заседании

диссертационного совета Д 212.260.02 ФГБОУ ВПО «ТГТУ» по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, д. 1, ауд. 60.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, ФГБОУ ВПО «ТГТУ».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «ТГТУ».

Автореферат разослан «

м » Д У^Т&кЯ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Нечаев Василий Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема утилизации отходов в полимерной промышленности остается актуальной, несмотря на постоянное совершенствование технологий по их вторичной переработке. Существующие технологии по утилизации отходов: сжигание или размещение на специально отведенных для этих целей участках -полигонах или свалках, приводят к сокращению земельных угодий, загрязнению окружающей среды и уничтожению дорогостоящего сырья. Наиболее перспективным методом «борьбы» с отходами является их вторичная переработка.

Существующие технологии переработки отходов термопластов включают в себя измельчение, мойку, сушку, переработку в червячных и червячно-дисковых экс-трудерах, что требует значительных энергетических и трудовых затрат, увеличения производственных площадей, существенных капитальных вложений, что приводит к увеличению себестоимости продукции.

В России вопрос о повторной переработке полимеров актуален, поскольку в стране традиционно существует дефицит дешевого полимерного сырья. Этот дефицит компенсируется за счет импортных поставок. Так, по итогам 2009 г. доля импорта на российском рынке полиэтилена составила 24%, а полипропилена — 38%.

В связи с этим актуальное научное и практическое значение имеют проведенные в настоящей работе исследования процесса переработки широкого класса отходов термопластов на разработанном валково-шнековом агрегате во вторичный гранулят заданного качества.

Работа выполнена в рамках ФЦП № 14.740.11.0141 по теме «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области многофукционального приборостроения для промышленных систем управления», а также поддержана фондом содействия развитию малых форм предприятия в научно-технической сфере по программе У.М.Н.И.К. по теме «Разработка технологии и оборудования для переработки отходов полимерных материалов» ГК № 13081 от 25.07.2010. Работа выполнялась в рамках государственного задания министерства образования и науки РФ высшим учебным заведением на 2012 г.

Цель работы. Диссертационная работа посвящена разработке принципов конструирования машин, реализующих технологию совмещеного процесса валко-во-шнековой переработки отходов полимерных материалов во вторичный гранулят заданного качества.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

— провести анализ современного состояния в области утилизации и вторичной переработки отходов полимерной тары и упаковки;

— рассмотреть существующие технологии и применяемое оборудование для вторичной переработки отходов различных термопластичных полимерных материалов;

— разработать новое оборудование — агрегат на основе вальцов с бесконечной фрикцией за счет одного неподвижно закрепленного валка и шнека, расположенного во внутренней его полости с индивидуальным приводом, и формующей головки для утилизации отходов термопластов;

— создать лабораторный стенд валково-шнекового агрегата по изучению процесса переработки отходов термопластов с изменением в широком диапазоне технологических и конструктивных параметров;

— изучить влияние конструктивных и технологических параметров оборудования и процесса валково-шнековой утилизации на качественные показатели получаемого вторичного термопластичного материала (предел прочности при разрыве, предел текучести и относительное удлинение при разрыве), а также показать взаимосвязь суммарной величины сдвига и качественных показателей вторичного материала;

— разработать методику расчета и программное обеспечение для определения суммарной величины сдвига, характеризующей влияние различных технологических и конструктивных параметров процесса на физико-механические показатели получаемого вторичного материала;

— определить оптимальные значения величины суммарного сдвига в рабочих органах разрабатываемого агрегата для различных отходов термопластичных материалов;

— предложить методику инженерного расчета конструктивных и технологических параметров предлагаемых агрегатов различной производительности с учетом заданного качества получаемого гранулята;

— внедрить разработанную технологию утилизации отходов полимерной тары и упаковки на разработанном агрегате, позволяющую снизить энерго- и трудовые затраты, уменьшить себестоимость получаемых вторичных термопластичных материалов и повысить их качество.

Научная новизна работы. Разработано новое оборудование для утилизации отходов термопластов: агрегат на основе вальцов с бесконечной фрикцией за счет одного неподвижно закрепленного валка и шнека, расположенного во внутренней его полости с индивидуальным приводом, и формующей головки (Пат. РФ 2417881 1Ш С2 В29В 7/64).

Теоретически обоснована и экспериментально доказана однозначная связь суммарной величины сдвига в рабочих органах разработанного агрегата на прочностные показатели получаемого гранулята.

Предложено математическое описание процесса переработки термопластичных полимерных отходов на разработанном агрегате, позволяющее прогнозировать качественные показатели получаемого материала.

Практическая ценность. Создана экспериментальная установка, позволяющая исследовать влияние технологических параметров процесса (частоты вращения валков, величины минимального зазора между валками, величины «запаса» материала на валках) и конструктивных параметров оборудования на прочностные показатели получаемого гранулята (предел прочности и относительное удлинение при растяжении) и определять оптимальные значения суммарной величины сдвига в рабочих органах разработанного агрегата для различных отходов термопластов.

Определены оптимальные значения суммарной величины сдвига для переработки отходов термопластичных полимерных материалов, позволяющие получать вторичный гранулят заданного качества: вторичный полиэтилен низкого (ВПНД) и высокого давления (ВПВД), вторичный полипропилен (ВПП) и вторичный полистирол (ВПС).

Предложена методика инженерного расчета конструктивных и технологических параметров агрегатов для переработки отходов термопластов во вторичный

гранулят заданного качества, разработано необходимое математическое и программное обеспечение расчета на ЭВМ.

Разработанное оборудование позволяет получать из отходов термопластов композиты с добавками технического углерода с улучшенными на 10... 15% основными физико-механическими показателями.

Разработанные методика инженерного расчета и программное обеспечение внедрены на ОАО «НИИРТМаш» (Тамбов), что позволило сократить затраты времени на проектирование валково-шнекового агрегата с расчетным экономическим эффектом 196 тыс. р.

Полученный на разработанной установке гранулят из ВПВД, ВПНД, ВПП используется на НПП ООО «Эласт» в производстве полимерных труб методом экструзии, а ВПС используется для получения декоративной плитки методом прессования с расчетным экономическим эффектом 210 тыс. р.

Разработанные программы для ЭВМ по расчету основных параметров процесса переработки отходов термопластов используются при проведении лабораторного практикума в подготовке инженеров по специальности 261201 по дисциплинам «Оборудование для производства тары и упаковки», «Утилизация упаковки» и магистров по программе 150400.26 по дисциплине «Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов».

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов» (Белгород, 2009 г.); 1-й и 2-й всероссийских научно-молодежных конференциях (с международным участием) «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, 2009-2010); 1 Международной научно-практической конференции «Аспекты ноосферной безопасности в приоритетных направлениях деятельности человека» (Тамбов, 2010); 7 Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии» (Тула, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 работы.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованных источников из 98 наименований и 4 приложений. Содержит 103 страницы основного текста, 33 рисунка, 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано краткое содержание работы, обоснованы ее актуальность, научная новизна и практическая значимость.

В главе 1 проведен литературный обзор современного состояния в области утилизации и вторичной переработки отходов термопластичных полимерных материалов в России. Исследован рынок полимерных отходов.

Проведен подробный анализ работ по методам вторичной переработки отходов термопластов и применяемого оборудования, рассмотрены способы модификации вторичных полимеров с целью улучшения их качества, даны направления использования вторичных полимеров.

Первая глава завершается постановкой задач исследования.

Глава 2 посвящена рассмотрению технологического процесса переработки отходов термопластов, разработке конструкции валково-шнекового агрегата (в данном случае экспериментальной установки), а также методики расчета геометрических параметров шнекового устройства с учетом заданной производительности.

Разработанный технологический процесс (рис. 1) вторичной переработки отходов термопластов по непрерывной технологии осуществляется следующим образом: отходы с содержанием посторонних примесей не более 5% поступают на участок сортировки отходов 1, в процессе которой из них удаляют случайные инородные включения и выбраковывают сильно загрязненные куски. Отходы полимеров непрерывно загружаются через загрузочный бункер с левой стороны вальцев на рабочие поверхности валково-шнекового агрегата 2, на котором происходит плавление отходов, удаление летучих компонентов, пластикация, транспортировка материала вдоль оси валков по направлению к загрузочному отверстию, где за счет максимального давления в зоне деформации вальцов расплав продавливается в загрузочное отверстие и захватываясь витками шнека транспортируется в сторону формующей головки, на выходе из которой получаются прутки (стренги) заданного сечения. Полученные стренги сохраняют свой размер за счет установки тянущего устройства 3, далее они режутся ножом 4, после чего полученные гранулы собираются в емкости 5. По данной технологии могут перерабатываться не только пленочные отходы термопластов производственного и общественного потребления, но и различные технологические отходы термопластов.

1 2 3 4 5

Рис. 1. Схема технологического процесса вторичной переработки отходов

термопластов:

1 - участок сортировки отходов; 2 - валково-шнековый агрегат;

3 — тянущее устройство; 4 - нож; 5 - емкость для гранул

Для осуществления разработанного технологического процесса вторичной переработки отходов полимерных материалов была спроектирована и изготовлена экспериментальная установка (ЭУ).

Экспериментальная установка (рис. 2) выполнена на базе лабораторных вальцов СМ 200 80/80 и представляет собой горизонтально расположенные полые валки /, 2 диаметром 80 мм и рабочей длиной 200 мм. Передний валок 1 является подвижным (число оборотов валка: от 0 до 30 об/мин). Привод валка осуществляется от электродвигателя постоянного тока А052/2. Использование данного типа двигателя позволяет плавно регулировать частоту вращения валка, задний валок 2 является неподвижным, в нем имеется загрузочное отверстие 5, расположенное в зоне максимального давления под углом, равным углу подъема винтовой нарезки шнека.

Внутри неподвижного валка установлен шнек 3, привод которого осуществляется от электродвигателя 8. Шнек 3 осуществляет захват материала, транспортировку и создание давления перед формующей головкой.

Механизм регулировки зазора 9 позволяет перемещать передний валок по направляющим станины и фиксировать его в заданном положении.

1 - передний валок; 2 — задний валок; 3 - шнек; 4 - формующая головка; 5 - загрузочное окно; 6,9 - муфта; 7,8- мотор-редуктора; 10 — регулирующее устройство; 11 — электронагреватели

Описана методика расчета конструктивных параметров шнекового устройства, обеспечивающих заданную производительность процесса; изложены требования, предъявляемые к перерабатываемым отходам термопластов.

В главе 3 предложено математическое описание расчета суммарной величины сдвига, характеризующей качественные показатели гранулята.

В работе поставлена и решена задача по определению таких параметров переработки отходов термопластов, которые характеризуют качественные показатели вторичного материала и величина которых может быть положена в основу при расчете конструктивных и технологических параметров валково-шнековых агрегатов.

Величина суммарного сдвига для валково-шнекового процесса утилизации отходов термопластов может быть представлена как алгебраическая сумма величин сдвига для непрерывного процесса вальцевания с одним неподвижным валком, продавливания вторичного материала через загрузочное отверстие, расположенное в неподвижном валке, деформирования полимера в винтовых каналах экструдера и суммарной величины сдвига, возникающей в профилирующих каналах формующей головки.

Тсум=Тв+Тзо+Гш+Тфк, (О

где ув, у30> уш, Уфк ^ суммарная величина сдвига для непрерывного процесса вальцевания, в загрузочном отверстии, в каналах шнека, в формующих каналах соответственно.

Суммарная величина сдвига, возникающая в межвалковом зазоре при переработке отходов термопластов на вальцах, у которых один валок является неподвижным (рис. 3), определяется по уравнению

Рис. 3. Схема процесса вальцевания с одним неподвижным валком

'в

у\yndl.

где уп = 72(0 - суммарная величина сдвига при периодическом режиме вальцевания на валково-шнековом агрегате, ;(7) =-—-к - число проходов; Г -

время вальцевания, с; Щ - средняя величина окружной скорости; [/„ = и2, так как при переработке отходов термопластов на валково-шнековом агрегате передний валок является неподвижным, следовательно их = 0; у - средняя удельная деформация сдвига.

Средняя удельная деформация сдвига, которой подвергается материал в процессе переработки на валково-шнековом агрегате, определяется выражением

ч?

[-(^(шч^-агс^,,)-

--ч--к

1 + Х2

0,5

1-0,25(1 + Хк2)

0,5

X,

4(1+Хк2)^ + Хк2 1 + Х2

+ агс!^^ - агс!^н

/2йо (1 + Х2)(Хк-Хн)

• (3)

Рис. 4. Схема движения материала с поверхности валка в загрузочное отверстие винтового канала шнека

В процессе переработки материал с поверхности валков направляется в загрузочное отверстие (рис. 4), расположенное в зоне максимального давления.

Величина сдвига в загрузочном отверстии определится следующим выражением:

у=уг, (4)

где у - скорость сдвига, с-1; т - время пребывания материала в загрузочном отверстии, с 322

у=-

ткГ

(5)

где () - объемная производительность машины, м3/с; й?- диаметр загрузочного отверстия, м;

П

* = -, (6)

где F- площадь поперечного сечения загрузочного отверстия, м2.

Далее материал с поверхности валков вальцов через загрузочное отверстие направляется в винтовой канал шнека, расположенный в неподвижном валке. Таким образом, дальнейшая переработка представляет собой процесс экструзии, о качестве которого можно судить также по суммарной величине сдвига в винтовых каналах шнека ущ и формующей головке , которая представляет собой функ-

дию различных конструктивных параметров шнека, профилирующих каналов формующей головки и технологических параметров процесса экструзии.

Суммарная величина сдвига в каналах шнека определяется следующим образом:

Тш ~ 'УрЧ'ш ' (7)

где ур - расчетная скорость сдвига в каналах шнека, с-1

<н

0,5£>ю

?р=-(8)

гДе тш ~ время пребывания перерабатываемого материала в материальном цилиндре, с

WhL

тш=—-, (9)

gsinf

где W = (t-e) сояф - ширина винтового канала шнека, м; Q - производительность шнековой машины, м/с; п - индекс течения; ш - угловая скорость шнека, с ; ф - угол наклона винтовой нарезки шнека, м; L - длина нарезной части шнека, м; h - глубина винтового канала шнека, м.

Величина суммарного сдвига в формующих каналах трубной головки определяется следующим образом:

п

■Уфк=2лФ" о°)

¡=1

FJ,

гДе Уф! ~ ; Тф,- =—; Уф£. У,-, % - сдвиг, скорость сдвига, время пребывания перерабатываемого материала в г-м канале соответственно; Р], , - площадь поперечного сечения, длина и производительность ¿-го канала соответственно.

Таким образом, решение уравнения (1) совместно с (2, 4, 7, 10) позволяет определить величину суммарного сдвига для процесса валково-шнековой утилизации термопластичных полимерных материалов с получением профильного изделия.

Глава 4 посвящена экспериментальным исследованиям процесса переработки термопластов на валково-шнековом агрегате.

Дана методика определения безразмерных координат сечения входа Хя и выхода Хк, методики проведения экспериментов, определения физико-механических характеристик гель-фракции получаемого вторичного термопластичного материала, представлен анализ и результаты экспериментов, отраженные в графических зависимостях, дана сравнительная характеристика свойств вторичного термопласта, полученных по различным технологиям.

Цель экспериментов заключалась в определении технологических параметров процесса (частоты вращения валка, частоты вращения шнека), при которых достигаются максимальные прочностные показатели получаемого гранулята (предел прочности и относительное удлинение при растяжении).

В процессе переработки на лабораторном валково-шнековом агрегате проводились следующие измерения:

1. Определяли производительность установки при заданных значениях минимального зазора /г0, между валками, частоты вращения заднего валка и шнека путем взвешивания полученных гранул за определенный промежуток времени.

2. Регистрировали значения тока и напряжения на тиристорном (для валкового пластикатора) и частотном (для шнекового отборочного устройства) преобразователях с целью оценки мощности, затрачиваемой на процесс утилизации.

Полученные гранулы в процессе переработки собирались в емкости для последующего проведения экспериментов по определению физико-механических показателей (предела текучести при растяжении, прочности при разрыве, относительного удлинения при разрыве, а также определения золь-гель фракции).

Процесс переработки отходов термопластичных полимерных материалов на валково-шнековом агрегате можно разделить на две стадии.

1) переработка на валковом оборудовании с одним неподвижным валком;

2) переработка экструзией.

Проведенные экспериментальные исследования (рис. 5) позволили сделать следующие выводы: изменение частоты вращения шнека пш при постоянной частоте вращения валка вальцов п„ не вносит существенного влияния на величину показателя прочности при разрыве ср получаемого вторичного термопластичного материала, что является следствием недостаточной величины сдвиговой деформации, возникающей в межвитковом пространстве шнека. Однако наблюдаются изменения прочностных свойств вторичного материала при различной частоте вращения валка вальцов ив. Это вызвано тем, что основное сдвиговое воздействие на материал со стороны рабочих органов технологического оборудования в процессе вторичной переработки осуществляется со стороны валковых рабочих органов. В связи с этими заключениями, дальнейшие эксперименты проводили при одной постоянной частоте вращения шнека.

О " Показатель текучести расплава полимера # - Относительное удлинение при разрыве □ — Предел прочности при разрыве ■ — Содержание гель-фракции

Рис. 5. Зависимость прочности при Рис. 6. График зависимости ПТР,

разрыве <тр от частоты вращения относительного удлинения при разрыве, предела

валка вальцов пв при различной прочности при разрыве, содержания гель-

частоте вращения шнека пш фракции от частоты вращения валка (ВПВД)

п„,об/мин

пш,об/мин

О-28

• -42

■ -5«

□ -70 Д -84

ас,МПа 16

л

На рисунке 6 представлена графическая зависимость показателя текучести расплава полимера, относительного удлинения при разрыве, предела прочности при разрыве, содержания гель-фракции от частоты вращения валка (ВПВД). Анализируя данную зависимость, можно сделать следующие выводы: с увеличением числа оборотов валка прочностные характеристики материала увеличиваются за счет структурирования материала, максимальное упрочнение материала наблюдается при 25 оборотах валка, при дальнейшем увеличении частоты вращения валка происходит падение прочностных характеристик вследствие возрастания сдвиговых деформаций в межвалковом зазоре, что приводит к разрыву межмолекулярных связей в нем. Одной из важнейших характеристик вторичного полимерного материала, характеризующих его дальнейшее использование, является относительное удлинение при разрыве. Из графической зависимости (рис. 6) видно, что с увеличением частоты вращения валка происходит снижение относительного удлинения, это можно объяснить происходящей реакцией структурирования материала в межвалковом пространстве за счет увеличения сдвиговой деформации. При этом в нем образуется нерастворимая гель-фракция, которая выполняет в данном случае функцию активного наполнителя полимерной матрицы, что, с одной стороны, приводит к увеличению прочности, но в то же время является причиной появления значительных внутренних напряжений, следствием чего является повышение хрупкости материала и снижение относительного удлинения. Минимальное значение относительного удлинения наблюдается при 25 оборотах валка, дальнейшее увеличение частоты вращения валка ведет к росту относительного удлинения, что говорит о снижении в материале нерастворимой гель-фракции.

В работе были проведены также экспериментальные исследования с другими отходами термопластичных полимерных материалов (ВПНД, ВПП, ВПС), которые широко используются в производстве упаковки, результаты экспериментов приведены на рис. 7, 8 соответственно.

О — Показатель текучести расплава полимера • - Относительное удлинение при разрыве □ — Предел прочности при разрыве

а)

О — Показатель текучести расплава полимера • Относнгельное удлинение при разрыве □ — Предел прочности при разрыве

б)

Рис. 7. Графики зависимости показателя текучести расплава полимера, относительного удлинения при разрыве, предела прочности при разрыве от частоты вращения валка:

а -ВПНД; б -ВПП

Анализируя экспериментальные исследования (рис. 7, 8), можно сделать вывод, что характер зависимости физико-механических показателей и показателя текучести расплава от частоты 1 вращения валка ВПНД, ВПП, ВПС аналогичен зависимостям для ВПВД.

Для увеличения прочностных показателей вторичного полимерного материала проводили исследования по его модификации. Модификацию проводили Рис. 8. График зависимости показателя пУТем введения в расплав политекучести раплава полимера, мера 0,5% технического углерода, относительного удлинения при разрыве, В результате физико-механиче-предела прочности при разрыве ские показатели для разных мате-от частоты вращения валка (ВПС) риалов возросли на 7... 15%. В таблице 1 приведены характеристики материалов после переработки их на валково-шнековом агрегате, а также после их модификации.

Таблица 1

Характеристики ВПВД ВПНД ВПС ВПП

Отходы Отходы +0,5% сажи Отходы Отходы +0,5% сажи Отходы Отходы +0,5% сажи Отходы Отходы +0,5% сажи

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 13,8 15,3 25 27,5 31 32,7 30 32

Относительное удлинение при разрыве, % 590 650 900 950 45 49 82 90

Показатель текучести расплава, г/10 мин 1,18 1 0,1 0,9 7,4 7,1 6 5,3

После расчета величины суммарной деформации сдвига для процесса переработки отходов термопластов на валково-шнековом агрегате в зависимости от технологических и конструктивных параметров процесса и оборудования, а также на основании проведенных экспериментальных исследований, были получены зависимости физико-механических свойств ар вторичных термопластичных материалов от суммарной величины сдвига усуи. На рисунке 9 в качестве примера представлена такая зависимость для полиэтилена высокого давления.

п„,об/мин

О — Показатель текучести расплава полимера • - Относительное удлинение при разрыве О — Предел прочности при разрыве

0„,МПа

]

□

^О □

□ □^в еГВ ^ре0! ч

мм 1111 ММ ММ мм мм ГМ' 1

1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 'сум

Рис. 9. График зависимости предела прочности при разрыве от суммарной величины сдвига (ВПВД)

Анализ графика (рис. 9) позволяет сделать вывод, что наилучшие показатели по прочности данного вторичного полиэтилена высокого давления наблюдаются при суммарной величине сдвига, равной усум = 2450.

В главе 5 предложена методика инженерного расчета основных конструктивных и технологических параметров валково-шнековых агрегатов.

При расчете основных параметров процесса переработки отходов термопластичных полимерных материалов на валково-шнековом агрегате решаются два типа задач:

Вариант 1: проектирование нового оборудования. При заданной производительности процесса Q необходимо определить основные геометрические размеры валково-шнекового агрегата (диаметр и длину валков вальцов; диаметр и длину шнека, шаг, глубину винтовой нарезки и ширину гребня шнека). Решение сводится к определению основных геометрических размеров валков (диаметр и длина) и выбору валкового оборудования в соответствии с ГОСТ 14333-73; определению оптимальной высоты «запаса» материала на валках, оптимальной величины минимального зазора между валками; основных размеров шнека (диаметра, длины, шага, глубины винтовой нарезки и ширины гребня шнека); суммарной величины сдвига процесса переработки отходов термопластов, силовых и энергетических параметров процессов вальцевания и экструзии; проводится прочностной расчет основных деталей и узлов валково-шнекового агрегата и тепловой расчет процесса утилизации. Составляется техническая характеристика спроектированного валково-шнекового оборудования.

Вариант 2\ при заданных геометрических размерах валков вальцов необходимо определить производительность процесса <2 и основные геометрические размеры шнека, установленного в неподвижный валок (диаметр и длину шнека), а также габариты формующей головки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Выполнен литературный обзор и анализ состояния вторичной переработки полимерных материалов в РФ и за рубежом. Рассмотрены существующие технологии и применяемое оборудование для вторичной переработки отходов различных термопластичных полимерных материалов, и показаны их достоинства и недостатки.

2. Разработано новое оборудование для утилизации отходов термопластов: агрегат на основе вальцов с бесконечной фрикцией за счет одного неподвижно закрепленного валка и шнека, расположенного во внутренней его полости с индивидуальным приводом, и формующей головки (Пат. РФ 2417881 ГШ С2 В29В 7/64).

3. Создала экспериментальная установка, позволяющая исследовать влияние технологических параметров процесса (частоты вращения валков, величины минимального зазора между валками, величины «запаса» материала на валках) и конструктивных параметров оборудования на прочностные показатели получаемого гра-нулята (предел прочности и относительное удлинение при растяжении).

4. Показана взаимосвязь величины суммарного сдвига в рабочих органах разработанного агрегата и качественных показателей получаемого вторичного гра-нулята.

5. Определены оптимальные значения величины суммарного сдвига для различных отходов термопластичных материалов: 2450 — для полиэтилена высокого и низкого давления, 2390 — для вторичного полипропилена, 2540 — для вторичного полистирола.

6. Разработано математическое и программное обеспечение расчета суммарной величины сдвига в рабочих органах разработанного агрегата, на которое получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

7. Создана методика инженерного расчета конструктивных и технологических параметров предлагаемых к использованию агрегатов различной производительности с учетом заданного качества получаемого гранулята.

8. Разработанное оборудование позволяет получать из отходов термопластов композиты с добавками технического углерода с улучшенными на 10... 15% основными физико-механическими показателями.

9. Разработанные методика инженерного расчета и программное обеспечение внедрены на ОАО «НИИРТМаш» к использованию при проектировании промышленного валково-шнекового агрегата по переработке отходов термопластов с расчетным экономическим эффектом 196 тыс. р. в год.

10. Полученный на экспериментальной установке гранулят из отходов термопластов используется на НПП ООО «Эласт» для производства электроизоляционных полимерных труб, применяемых в железобетонных строительных плитах методом экструзии, для производства декоративной плитки методом прессования с расчетным экономическим эффектом 210 тыс. р.

11. Разработанные программы для ЭВМ по расчету основных параметров процесса переработки отходов термопластов используются при проведении лабораторного практикума в подготовке инженеров по специальности 261201 по дисциплинам «Оборудование для производства тары и упаковки», «Утилизация упаковки» и магистров по программе 150400.26 по дисциплине «Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов».

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

(2 - производительность, кг/ч; п, К и т - реологические константы; |Л - вязкость, Пас; п - частота вращения, об/мин; р - плотность смеси, кг/м3; Л - радиус, м; /в - длина рабочей части валка, м; £ - длина нарезной части шнека, м; Хн, Хк -безразмерные координаты сечений входа и выхода; хт хк - координаты сечения входа и выхода, м; В - диаметр, м; <гт - предел текучести при растяжении, МПа; ор - прочность при разрыве, МПа; е - относительное удлинение при разрыве, %; Ъ0 - величина минимального зазора между валками, м; - удельная мощность, затрачиваемая на производство 1 кг продукции кВт/кг; г - время (продолжительность) вальцевания, мин; у - величина суммарной деформации сдвига.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Разработка конструкции валково-шнекового агрегата и совмещенного технологического процесса утилизации полимерной тары и упаковки / Д.Л. По-лушкин, A.C. Клинков, П.В. Макеев, С.С. Гуреев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2010. - Т. 16, № 3. - С. 578 - 587.

2. Анализ эффективности разработанных технологий утилизации отходов термопластов / П.В. Макеев, A.C. Клинков, И.В. Шашков, В.Г. Однолько // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2011. - Т. 17 №4.-С. 1002-1006.

3. Методика расчета величины сдвиговой деформации при получении профильных изделий заданного качества / П.В. Макеев, A.C. Клинков, Д.Л. Полуш-кин, П.С. Беляев // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2012.-Т. 18,№ 1.

Публикации в других изданиях:

1. Гуреев, С.С. Разработка полимерных композиционных материалов на основе вторичного сырья и технического углерода / С.С. Гуреев, П.В. Макеев, И.В. Шашков // Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент : материалы Всерос. науч.-инновац. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. 27 - 29 октября 2009 г. - Тамбов, 2009. - С. 248 - 250.

2. Макеев, П.В. Разработка технологии и оборудования для переработки отходов полимерной тары и упаковки / П.В. Макеев, С.С. Гуреев // Материалы Х1УМеждунар. экологической студенческой конф. «Экология России и сопредельных территорий». - Новосибирск, 2009. - С. 155-156.

3. Исследование процесса получения композитов на основе вторичного полимерного сырья и технического углерода / С.С. Гуреев, П.В. Макеев, A.C. Клинков, С.П. Хрущев II Труды ТГТУ : сб. науч. ст. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2010.-Вып. 23.-С. 160-163.

4. Влияние параметров процесса вторичной переработки отходов полимерной тары и упаковки на качественные показатели получаемого вторматериала / П.В. Макеев, С.С. Гуреев, A.C. Клинков, Д.Л. Полушкин // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2010. - Вып. 23. - С. 163 - 166.

5. Гуреев, С.С. Получение композиционных полимерных материалов заданного качества / С.С. Гуреев, A.C. Клинков, П.В. Макеев // Молодой ученый. - Чита, 2011. —№ 1(24)-С. 22-24.

6. Макеев, П.В. Инновационная технология рециклинга отходов термопластов / П.В. Макеев, С.С. Гуреев, И.В. Шашков // Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития : сб. науч. ст. молодых ученых, аспирантов и студентов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2011. - Вып. II. - С. 158 - 161.

7. Гуреев, С.С. Сравнительный анализ двух методов определения суммарной деформации сдвига в рабочих пространствах двухроторных смесителей с овальными рабочими органами / С.С. Гуреев, A.C. Клинков, П.В. Макеев // Молодой ученый. - Чита, 2011. - № 6(29). - С. 32 - 37.

8. Гуреев, С.С. Технологический процесс получения композита на основе ВПВД и активированного технического углерода / С.С. Гуреев, A.C. Клинков, П.В. Макеев // Молодой ученый. - Чита, 2011. - № 6(29). - С. 37 - 41.

9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. -№2010617845. Расчет интегрального критерия качества в зонах деформации смесительных устройств / С.С. Гуреев, П.В. Макеев, М.В. Соколов, A.C. Клинков, П.С.Беляев; Тамб. гос. техн. ун-т. - №2010616018 ; заявл. 01.10.2010 ; зарег. 26.11.2010.

10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. -№ 2011612497. Расчет интегрального критерия качества в зонах деформации двухроторных смесителей / С.С. Гуреев, П.В. Макеев, Д.Л. Полушкин, A.C. Клинков, М.В. Соколов ; Тамб. гос. техн. ун-т. - №2011610879 ; заявл. 14.02.2011 ; зарег. 25.03.2011.

11. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. -№2008612658. Расчет на прочность и жесткость валков вальцов / П.В. Макеев, Д.Л. Полушкин, М.В. Соколов, A.C. Клинков, В.И. Кочетов, П.С. Беляев ; Тамб. гос. техн. ун-т. -№ 2008611473 ; заявл. 07.04.2008 ; зарег. 28.05.2008.

12. Пат. РФ 2417881 RU С2 В29В 7/64. Валково-шнековый агрегат / A.C. Клинков, П.В. Макеев, М.В. Соколов, Д.Л. Полушкин, В.Г. Однолько : Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2009100295/05 ; заявл. 11.01.2009 ; опубл. 20.07.2010, Бюл. № 20.

Подписано в печать 20.04.2012. Формат 60 X 84/16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 199

Издательско-полиграфический центр ФГБОУ ВПО «ТГТУ» 392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, к. 14

61 12-5/2962

Федеральное государственное бюдже тное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет"

РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ

Специальности: 05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность)» 05.17.06 - «Технология и переработка полимеров и композитов».

УДК 621.7.029

На правах рукописи

Макеев Павел Владимирович

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научные руководители:

кандидат технических наук,профессор Климков Алексей Степанович доктор технических наук, профессор Беляев Павел Серафимович

Тамбов-2012

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10

1.1 Переработка полимерных отходов в России 10

1.2 Способы утилизации твердых бытовых отходов 12

1.2.1 Захоронение 12

1.2.2 Сжигание . 13

1.2.3 Деструктивные методы утилизации полимеров 15

1.2.4 Использование биоразлагаемых полимеров 18 1.2.5. Повторное применение 20

1.3 Рынок полимерных отходов 24

1.4 Способы модификации отходов термопластов 28

1.5 Применение вторично переработанных пластмасс 36

1.6 Постановка задачи исследования 42

2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ И 44 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

2.1 Технологический процесс утилизации отходов термопластов ^ на валково-шнековом агрегате

2.2 Описание экспериментальной установки 45

2.3 Расчет геометрических размеров шнекового устройства 46

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ ВЕЛИЧИНЫ СДВИГА ДЛЯ ПРОЦЕССА ВАЛКОВО-ШНЕКОВОЙ УТИЛИЗАЦИИ 52 ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ

3.1 Определение величины суммарной деформации сдвига ^ при вальцевании термопластов

3.2 Определение величины сдвига в загрузочном отверстии 54

3.3 Определение суммарной величины сдвига в каналах ^ шнекового устройства и формующей головке

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА 60

УТИЛИЗАЦИИ ТЕРМОПЛАСТОВ НА ВАЛКОВО-ШНЕКОВОМ АГРЕГАТЕ

4.1 Определение безразмерных координат сечения входа Хн и

63

выхода Хк

4.2 Исследование свойств вторичного термопластичного материала полученного в процессе переработки на валково- 65 шнековом агрегате

4.3 Определение показателя текучести расплава гранул ПВД,предела текучести, прочности при разрыве, относительного

66

удлинения при разрыве, полученного при непрерывной переработке на валково-шнековом агрегате

4.4 Определение показателя текучести расплава отходов ПНД,

ПП, ПС, прочности при разрыве, относительного удлинения при ^

разрыве, полученного при непрерывной переработке навалково-шнековом агрегате

4.5 Определение содержания гель-фракции в ПВД при ^ переработке его на валково-шнековом агрегате.

4.6 Построение графической зависимости физико-механических показателей вторичного термопластичного материала от 81 суммарной величины сдвига

4.7 Исследование свойств ВПВД, ВПНД, ВПП, ВПС 33

модифицированного техническим углеродом марки К-354 5 МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ПРОЦЕССА

ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ 88

НА ВАЛКОВО-ШНЕКОВОМ АГРЕГАТЕ

5.1 Расчет параметров процесса и оборудования при

88

проектировании валково-шнекового агрегата

5.2 Расчет параметров процесса и оборудования при оснащении

92

вальцов шнековым устройством ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 94

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 96

ПРИЛОЖЕНИЕ 104

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНА ЧЕНИЯ

() - производительность; И— мощность; V- объем;

АР - перепад давления; п,Кпт- реологические константы; ¡л - вязкость;

Т) МП тттттгл •

/V — радлу С,

1в - длина рабочей части валка;

ХН,ХК- безразмерные координаты сечений входа и выхода;

Р - удельная мощность, характеризующая интенсивность механического воздействия на обрабатываемый материал; с1 - диаметр;

I- показатель текучести расплава;

от - предел текучести при растяжении;

ор - предел прочности при разрыве;

е - относительное удлинение при разрыве;

к0 - величина минимального зазора;

кд2 - половина величины минимального зазора;

^лг- удельная мощность затрачиваемая на производство 1 кг продукции; и - частота вращения переднего валка; I - время вальцевания; у - величина сдвига; 2; - элементарный участок

Индексы

ф - фильера; н - начальное; к- - конечное; с - суммарная; х ^ вдоль оси X

Аббревиатуры

ПЭ - полиэтилен; ПВХ - пластифицированный поливинилхлорид; ПП -полипропилен; ПС - полистирол; ПЭТФ - полиэтилентерефталат; ПО -полиолефины; ПА - полиамид; ПНД и ПВД - полиэтилен высокой и низкой плотности; ЭУ - экспериментальная установка.

ВВЕДЕНИЕ

■ Общий федеральный закон о промышленных и бытовых отходах, который носит название «Об отходах производства и потребления», был принят Государственной думой в /998 году. Закон «определяет правовые основы обращения с отходами производства и потребления в целях предотвращения вредного воздействия отходов производства и потребления на здоровье человека и окружающую природную среду, а также вовлечения таких отходов в . хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья».

1. В настоящее время проблема переработки отходов полимерных материалов имеет актуальное значение. В первую очередь с позиций охраны окружающей среды, но также и с тем, что в условиях дефицита полимерного сырья, пластмассовые отходы становятся мощным сырьевым и энергетическим ресурсом.

Проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов, достаточно много. Они имеют свою специфику, но их нельзя считать неразрешимыми. Однако решение невозможно без организации сбора, сортировки и первичной обработки амортизованных материалов и изделий; без разработки системы цен на вторичное сырьё, стимулирующих предприятия к их переработке; без создания эффективных способов переработки в торичного полимерного

Автор выражает благодарность за консультации- при написании кандидатской диссертации зав. кафедрой «ПП и УП» ТГТУ, к.т.н., Подушкину Д.Л.

Автор выражает благодарность за консультацию в области математического моделирования и программирования д.т.н., зав. кафедрой « ГММСиИ» ТГТУ Соколову М.В.

сырья, а также методов его модификации с целыо повышения качества; без создания специального оборудования для его переработки; без разработки номенклатуры изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья.

Отходы пластических масс можно разделить на 3 группы:

а) Технологические отходы производства, которые возникают при синтезе и переработке термопластов. Они делятся на неустранимые и устранимые технологические отходы. Неустранимые - это кромки, высечки, обрезки, литники, облой, грат и т.д. В отраслях промышленности, занимающихся производством и переработкой пластмасс, таких отходов образуется от 5 до 35 %. Неустранимые отходы, по существу, представляющие собой высококачественное сырьё, по свойствам не отличаются от исходного первичного полимера. Переработка его в изделия не требует специального оборудования и производится на том же предприятии. Устранимые технологические отходы производства образуются при несоблюдении технологических режимов в процессе синтеза и переработки, т.е. это -технологический брак, который может быть сведен до минимума или совсем устранен. Технологические отходы производства перерабатываются в различные изделия, используются в качестве добавки к исходному сырью и т.д.

б) Отходы производственного потребления - накапливаются в результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, используемых в различных отраслях народного хозяйства (амортизованные шины, тара и упаковка, детали машин, отходы сельскохозяйственной пленки, мешки из-под удобрений и т.д.). Эти отходы являются наиболее однородными, малозагрязненными и поэтому представляют наибольший интерес с точки зрения их повторной переработки.

в) Отходы общественного потребления, которые накапливаются у нас дома, на предприятиях общественного питания и т.д., а затем попадают на городские свалки; в конечном итоге они переходят в новую категорию отходов - смешанные отходы.

Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Причина этого в несовместимости термопластов, входящих в состав бытового мусора, что требует их постадийного выделения. Кроме того, сбор изношенных изделий из полимеров у населения является чрезвычайно сложным мероприятием с организационной точки зрения и пока ещё у нас в стране не налажен.

Основное количество отходов уничтожают - захоронением в почву или сжиганием. Однако уничтожение отходов экономически невыгодно и технически сложно. Кроме того, захоронение, затопление и сжигание полимерных отходов ведет к загрязнению окружающей среды, к сокращению земельных угодий (организация свалок) и т.д.

Термические методы применяемые для разложения отходов пластмасс и создание биоразрушающихся полимеров требуют значительных финансовых затрат, сложны технологически. Поэтому для России наиболее приемлемым является переработка отходов полимерных материалов механическим рециклингом.

Однако имеющаяся технология переработки отходов полимерных материалов включающая в себя измельчение, мойку, сушку, переработку в червячно-дисковых экструдерах требует значительных затрат электроэнергии, трудовых затрат, увеличение производственных площадей, что приводит к увеличению себестоимости продукции. В связи с этим предлагается непрерывная технология переработки отходов пленочных полимерных материалов на вальцах. Применение данной технологии предполагает снижение энергозатрат, трудовых затрат, сокращение производственных площадей, что приведет к уменьшению себестоимости продукции.

Также отсутствует модель процесса переработки полимерного материала в зазорах рабочих органов валково-шнекового агрегата с учетом получения качественного гранулята. Поэтому поставленная в настоящей работе задача изучения непрерывного процесса переработки о тходов полимерных материалов

на валково-шнековом агрегате является весьма актуальной как в научном, так и практическом плане.

Настоящая работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию процесса вторичной переработки отходов полимерных материалов по непрерывной технологии на валково-шнековом агрегате.

3. Научная новизна. Создана экспериментальная установка (Пат. РФ 2417881 Яи С2 В29В 7/64.), позволяющая определять технологические параметры процесса (частота вращения валков, величина минимального зазора между валками, величина "запаса" материала на валках) и конструктивные параметры оборудования при которых достигаются максимальные прочностные показатели получаемого грапулята (предел прочности и

. относительное удлинение при растяжении).

Разработан технологический процесс переработки отходов термопластов на созданном валково-шнековом агрегате.

Предложено математическое описание процесса переработки термопластич-ных полимерных отходов на валково-шнековом агрегате, позволяющее прогнозировать качественные показатели получаемого материала.

4. Практическая ценность. Предложена методика инженерного расчета и даны, рекомендации по проектированию валково-шнекового агрегата для переработки отходов термопластов с учетом заданной производительности и

. качества получаемого гранулята.

Предложенное в работе математическое описание процесса переработки отходов термопластов используется для расчета суммарной величины сдвига с целью получения материала заданного качества.

Определены оптимальные режимы переработки отходов термопластичных по-лимерных материалов (ВПВД, ВПНД, ВПС, ВПП) позволяющих получать изделия с высокими физико-механическими показателями (пв - 20 об/мин, пш - 70 об/мип, Ьмин ! мм, 1- 130-170 оС).

Разработанные методика инженерного расчета и программное . обеспечение внедрены на ОАО "НИИРТмаш" (г. Тамбов), что позволило

сократить затраты времени на проектирование валково-шнекового агрегата с расчетным экономическим эффектом 196 т.р.

Полученный на разработанной установке гранулят из ВПВД,ВПНД,ВПП используется на НПП ООО «Эласт» в производстве полиэтиленовых труб методом экструзии, а ВПС используется для получения декоративной плитки методом прессования, с расчетным экономическим эффектом 210 т.р.

5. Достоверность полученных результатов и сделанных выводов обеспечивается широкими диапазонами исследованных факторов экспериментов по переработке отходов термопластичных полимерных материалов на валково-шнековом агрегате, приемлемой воспроизводимостью опытов и сравнением экспериментальных данных с расчётными.

6. Апробация работы и публикации. Основные результаты работы доложены на Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов» (Белгород, 2009 г;) ;1-й и 2-й всероссийской научно-молодежной конференции ( с международным участием) «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент.» (Тамбов, 2009-2010 гг.) ; 1 международной научно-практической конференции «Аспекты ноосферной безопасности в приоритетных направлениях деятельности человека» (Тамбов, 2010.) ; 7 всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы экологии» (Тула, 2011).

По материалам диссертации опубликовано 23 работы.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ В РОССИИ

Известно, что существует два, принципиально отличающихся друг от друга, подхода к проблеме утилизации отходов. Первый из них заключается в сжигании отходов или размещении на специально о тведенных для этих целей участках - полигонах или свалках. Другой подход, за который в частности ратует Гринпис, предполагает переработку (рициклипг) отходов и получение вторсырья [1].

Долгие годы лоббированием переработки о тходов занимались различные экологические организации, ставившие во главу угла защиту окружающей среды. В наши дни, в условиях увеличения населения Земли, промышленного роста и постоянного дефицита первичного сырья в развивающихся странах, проблема рециклинга приобретает скорее экономический характер. При этом полимерные отходы - это один из наиболее ярких примеров, подтверждающих целесообразность использования вторсырья: в западных странах глубоко очищенные полимерные отходы применяются наравне с первичным сырьем, например, при производстве ПЭТ-бутылок.

В России вопрос о повторной переработке полимеров актуален, поскольку в стране традиционно существует дефицит дешевого первичного полимерного сырья. Этот дефицит компенсируется за счет импортных поставок. Так, по итогам 2006 года доля импорта на российском рынке полиэтилена составила 24%, а полипропилена - 38% 111.

Рециклингу подлежат не все образующиеся полимерные отходы, а только термопластичные синтетические материалы, т.е. такие полимеры, которые под воздействием температуры приобретают свойство пластичности и могут формоваться в различные изделия. В частности, к наиболее распространенным термопластам относятся полиэтилен высокого и низкого давления, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, АБС-пластик.

Существуют два' основных источника полимерных отходов. Прежде всего, это технологические отходы производства: кромка пленки, кусковые отходы, отходы производства одноразовой посуды, обрезки пластиковых труб, пластиковых окон, литники, бракованные изделия и другие отходы первичного производства. Промышленные отходы обычно отличаются высоким качеством: в них отсутствуют примеси, они сортированы и практически не требуют проведения подготовительных операций перед переработкой. Рециклингу подвергаются до 90% промышленных полимерных отходов [2-8].

Другой тип отходов - это отходы потребления, или бытовые отходы: использованные пакеты, пластиковые бутылки, полиэтиленовая упаковка, пленка, одноразовая посуда, корпуса бытовой техники и инструмента, пластмассовые ящики, использованные пластиковые трубы, оконные профили. По некоторым оценкам, процент бытового мусора в общем объеме полимерных отходов составляет более 60%. Основной источник отходов потребления - это различного рода свалки, где специальные "полигонные бригады" собирают и сортируют бутылки, пакеты и пакетики, корпуса электроники. Нетрудно догадаться, что в отличие от производственных отходов, полигонные полимеры загрязнены, смешаны с 'другими пластиками и требуют тщательной подготовки перед процедурой рециклинга.

Процесс переработки можно условно описать следующей последовательностью действий: отмывка, сушка, измельчение, грануляция. В зависимости от наличия этих стадий вторсырье, т.е. продукт переработки отходов, может иметь различные формы.

Прежде всего, это, так называемая, "дробленка" - сортированные дробленые отходы без ферромагнитных включений. Дробленка поставляется как мытой, так и не мытой и получается измельчением лома толстостен