Технология практического способа утилизации бытовых отходов

• ограждающие конструкции: ограды, столбы для заборов, опоры дорожных знаков по ГОСТ 23407-78 Ограждения инвентарные строительных площадок и участков производства строительно-монтажных работ. Технические условия
• ландшафтные элементы (детали балюстрад и парапетов, беседки, подиумы, орнаменты, барельефы, скамьи, мусорные урны и пр.)
• рельефные малотиражные архитектурные детали фасадов (ограждения балконов и лоджий, элементы входов, декоративные вставки, рельефные изделия и пр.) по ГОСТ 23342-91 Изделия архитектурно-строительные из природного камня
• утилитарные и декоративные изделия (карнизы, в т.ч. «под лепнину», колонны разных ордеров, облицовочные панели под дикие и тесаные камни и пр.) по ГОСТ 23342-91 Изделия архитектурно-строительные из природного камня
• элементы мощения, бордюрные камни, функциональные элементы (водоотливы и дорожные желоба, решетки ливневых стоков, отмостки и пр.) по ГОСТ 17608-91 Плиты бетонные тротуарные
• строительные изделия (камни полные и пустотелые стеновые, цокольные, облицовочные «колотый гранит» и пр.) по ГОСТ 9479-98 Блоки из горных пород для производства облицовочных, архитектурно-строительных, мемориальных и др. изделий
• детали профильные погонажные постоянного сечения (доски и бруски для покрытия пола, плинтусы, наличники, поручни, обшивки стеновые и накладки для их крепления, подоконные доски и пр.)
• элементы утепления (плиты, «скорлупа» для теплоизоляции труб магистрального теплоснабжения, гранулят засыпной)
• вспененный гранулят для локализации нефте-мазутных разливов на грунте и водной поверхности и пр.

Технологическая основа

Основой при внедрении настоящей технологии является запатентованный способ переработки твердых отходов, при котором отсортированные, измельченные отходы смешивают с вяжущим полимерным компонентом, вспенивателем и красителем и прессуют, который отличается тем, что отходы отделяют от металлических включений, измельчают до размера частиц не более 10 мм, обрабатывают дезинфицирующим составом, отжимают, смешивают с термореактивным полимерным связующим и отвердителем в соотношении массовых частей 65-80 : 30-15 : 5-2 и выдерживают в формах при температуре не ниже +10 °С до отвердения.

Лицензионная защита Патента Украины UA 63042A от 15.01.2004 г. обеспечивается и гарантируется Законом Украины «Об охране прав на изобретения».

Используемые методы формирования и получения товарного продукта:

• свободное литье в оболочковые формы для изготовления архитектурно-декоративных садово-парковых элементов, в т.ч. сложной объемной формы),
• полусухое формовочное прессование для изготовления конструктивных строительных элементов и элементов утепления,
• экструзия (шнековое прессование) для изготовления профильно-погонажных изделий постоянного сечения,
• гранулирование для изготовления засыпных материалов и т.д.

Сырьевые компоненты, используемые в процессе производства:

• наполнители – удаляемые твердые отходы,
• заполнители – подбираются из индустриальных отходов для обеспечения заданных физико-механических свойств изделия,
• система отверждения - обеспечивает стабильность эксплуатационных параметров товарного продукта,
• добавки - поддерживают технологический процесс производства,
• присадки - служат для придания определенных свойств (морозостойкость, гидрофобию и пр.),
• красящие пигменты и пр.

Стабильные физико-механические параметры и эксплуатационные свойства, изделие получает в результате использования однородного по морфологическому составу сырья: целлюлозного материала (отходы переработки сельскохозяйственных культур, растительные), древесины (щепа, опилки, стружка), отходов текстиля, бумаги, картона (в т.ч. в сочетании с термопластичными полимерами) и пр.

Добавление инертных материалов в качестве заполнителя: природного происхождения (песок перлитовый или кварцевый, кремнезем Al₂O₃, щебень гранитный), индустриальных отходов (керамзит, шлак металлургический и топливный, порода шахтных отвалов), переработанный производственный брак (бой кирпича керамического, силикатного, стеклобой и пр.) позволяет задавать товарному продукту определенные прочностные и декоративные свойства.

Состав компонентов варьируются в широких пределах в зависимости от:

• назначения и сферы практического применения готового продукта,
• его заданных физико-механических, эстетических свойств и качественных показателей,
• используемого технологического процесса изготовления.

Рецептурно-технологические особенности

Используемые в процессе изготовления товарного продукта сырьевые компоненты можно разделить на группы:

• наполнители – удаляемые твердые индустриальные отходы (в т.ч. сухие фракции органических, растительных, био- отходов),
• заполнители – подбираются из индустриальных отходов для обеспечения заданных физико-механических параметров и эксплуатационных свойств товарного продукта,
• система отверждения – определяется выбором системы «смола – отвердитель», обеспечивает желаемое время желатинизации и съема с матрицы, удовлетворительное отверждение,
• добавки – для поддержания технологического процесса производства,
• присадки – для придания определенных свойств (морозостойкость, гидрофобия и пр.),
• красящие пигменты – для придания декоративных свойств путем объемного окрашивания,
• гелькоуты – для придания защитно-декоративных свойств путем нанесения поверхностной пленки высокопрочного полиэфирного состава.

Стабильные физико-механические свойства товарный продукт получает в результате использования для приготовления рабочей массы однородного по морфологическому составу сырья в качестве наполнителя:

• отходы переработки сельскохозяйственных культур, растительные,
• отходы деревообрабатывающих производств (щепа, опилки, стружка),
• отходы текстиля, бумаги, картона (в т.ч. в сочетании с термопластичными полимерами),
• отходы производственно-хозяйственной деятельности добывающих и перерабатывающих отраслей промышленности.

При этом, степень и характер загрязнения исходных материалов практически не влияют на конечные свойства товарного продукта.

Добавление в рабочую массу инертных материалов в качестве заполнителя:

• природного происхождения (песок перлитовый или кварцевый, отсев доломитовый или известняковый CaCO₃, кремнезем Al₂O₃, щебень гранитный),
• индустриальных отходов (керамзит, шлак металлургический и топливный, порода шахтных отвалов),
• переработанный производственный брак (стеклобой, бой кирпича керамического или силикатного и пр.)

Позволяет задавать товарному продукту определенные прочностные и декоративные свойства.

Вместе с тем: металл, резина, ряд полимеров (например: PET полиэтилентеренфталат), должны быть, безусловно, удалены на этапе сортировки, т.к.:

• требуют применения более сложного агрегатного оборудования при подготовке рабочей массы,
• значительно снижают прочностные характеристики готового изделия и
• сами являются вторичными ресурсами.

Основные вяжущие, используемые в технологии производства:

• смола - продукт поликонденсации карбамида или раствора (плава) карбамида и формальдегида,
• алкилбензолсульфокислота (ТУ У 3.01.005-92).

В качестве добавок используются:

• суперпластификатор РЕЛАКСОЛ ТУ 5870-033-00369171-02,
• пеногасители,
• модификаторы реологии (регуляторы вязкости С-3 ТУ 6-1429-258-79) и др.

В качестве присадок используются:

• ускорители твердения (хлористый кальций CaCl),
• воздухововлекающие (смола древесная омыленная СДО ТУ 81-05-02-78),
• пластификаторы (лигносульфаты технические ЛСТ ТУ 13-0281036-05),
• гидрофобизаторы (полигидроксилоксан ГКЖ-94 ГОСТ 10834-76),
• резорцин (ГОСТ 9970-74),
• фосфорная кислота (ГОСТ 6252-80) и др.

В качестве пигментов используются:

• красный (редоксайд ТУ 6-10-667, сурик железный ГОСТ 8135-80),
• зеленый (пигмент хрома ГОСТ 4579-79),
• синий (железная лазурь (ГОСТ 21121-82),
• черный (сажа ТУ 14/71-110-77),
• серый (зола ТЭЦ ГОСТ 25818-83),
• белый (белый цемент ГОСТ 965-77) и др.

Обработка поверхности изделий гелькоатами на этапе их формовки или красителями на полимерной основе при финишной обработке, кроме существенного повышения теплоизолирующих свойств, влаго- и морозостойкости, также увеличивает прочность и долговечность готового продукта.

Состав компонентов и, в особенности, их рецептура варьируются в широких пределах в зависимости от:

• назначения и сферы практического применения готового продукта,
• его заданных физико-механических, эстетических свойств и качественных показателей,
• примененной технологии процесса изготовления:
  • свободное литье в формы (матрицы), как вариант – вибролитье,
  • полусухое прессование, как вариант – вибропрессование,
  • экструзия на червячных (шнековых) прессах,
  • вспенивание в механических пеногенераторах (технология химического вспенивания не представляет интереса, из-за нестабильность процесса и разброса параметрических характеристик изделий).

Приведенный перечень компонентов не является обязательным и сырьевые компоненты, как наполнитель и заполнители, так и добавки, присадки, пигменты – могут быть использованы и другие. Все зависит от эксплуатационных и эстетических требований к товарному продукту, т.е. оценки параметров:

• качества - физико-механические характеристики должны соответствовать режимам (условиям) их применения и эксплуатации;
• экологичность – производимые изделия должны быть экологически чистые продукты и их производство и использование не должно наносить вред человеку и окружающей среде.
• цены - себестоимость которая обеспечивать стабильный рыночный спрос.  

Условием применения покупных сырьевых компонентов является обязательная их сертификация (гигиеническая, пожарной безопасности и пр.).

Дополнительные комментарии к ноу-хау технологии

Наш интерес заключается в внедрении ноу-хау технологии, на договорной основе – способ переработки твердых отходов (патентная защита: UA 49420A от 16.09.02 г., RU 26200U1 от 20.11.02 г., UA 63042A от 15.01.04 г. и др.).

По предлагаемым технологиям реализации способа возможно изготовление большой номенклатуры конструктивно различных изделий. Экспериментальная база позволяет нам моделировать производство товаров народного потребления,  также его гибко и быстро перепрофилировать на новые виды товарного продукта с учетом его: технологии изготовления, заданных физико-механических параметров, конструктивных особенностей и пр.

При внедрении настоящей технологии, предлагаются существующие лицензия на производство конкретного товарного продукта (по выбору ЗАКАЗЧИКА) в рамках определенного технологического процесса его производства или разработка новых технологических особенностей технологии. Что, в дальнейшем соответственно и определяет состав технической документации, содержащей Know-How и необходимой для использования права из патента.

Критерии производственного процесса и его определение

• Производственный процесс определяется выбором:
• товарного продукта,
• сырьевой составляющей его компонентов,
• технологии изготовления
• объемами производства.

Использование индустриальных отходов, обладающих стабильными свойствами, упростит производственный процесс и, как следствие, снизит себестоимость товарного продукта. Использование только бытовых отходов или в сочетании их с индустриальными ужесточит требования к отдельным технологическим операциям (сортировка, дезактивация и т.д.), к возможности их применения (по токсикологическим показателям). В общем, технологические операции по предлагаемому способу переработки на этапе подготовки рабочей массы заключаются в:

• аппаратном контроле массы отходов с целью выявления высокотоксичных и радиоактивных составляющих,
• сортировке для извлечения вторичных ресурсов: металла, макулатуры, стеклобоя, резины, полимерных и текстильных материалов,
• дезактивации,
• измельчении и фракционировании исходного продукта для получения рабочей массы заданного состава,  и изделий с заданными физико-механическими свойствами,
• введении при перемешивании дозированного количества компонентов: системы отверждения, добавок, присадок, пигментов,
• формирование изделия в формообразующей оснастке.

Получение товарного продукта из рабочей массы производится по одному из процессов:

• свободное литье в формы (матрицы) для изготовления формовочных декоративно-отделочных элементов, в т.ч. сложной объемной формы,
• полусухое формовочное прессование для изготовления конструктивных строительных элементов и элементов утепления,
• червячное прессование (экструзия) для изготовления профильно-погонажных изделий постоянного сечения, гранулята для изготовления засыпных материалов,
• вспенивание в механическом пеногенераторе для получения пластичных, легкоподвижных смесей.

Выбор сырьевых компонентов и, в особенности, наполнителей накладывает серьезные ограничения на выбор технологии. Так, из-за конструктивных особенностей экструдера (зазор между стенкой камеры и шнеком 0,2-0,3 мм) использование песка, гранотсева, стеклобоя и пр. невозможно и, наоборот, использование этих материалов в технологии полусухого прессования, при правильном подборе фракционного состава, обеспечит товарному продукту повышенные прочностные характеристики.

Отличительной особенностью процесса является то, что он проходит при температуре окружающей среды.

Компоновка аппаратурно-технологической схемы производственного процесса производится с учетом факторов:

• конструктивных особенностей изделия (изделий),
• выбора технологии изготовления,
• подбора компонентного (рецептурного) состава,
• объемов производства и др.

Пример аппаратурно-технологической схемы производственного процесса - Приложение 17.2.

Состав агрегатного оборудования

Оптимальность выбора оборудования заключается в технологической «увязке» отдельных производственных единиц по:

• производительности,
• возможности переналадки на изготовление технологически смежного вида изделий,
• взаимозаменяемости при техническом отказе отдельных единиц и пр.

Задание характеристик и проектирование товарного продукта

Проектное решение по выбору товарного продукта определяется:

• универсальностью эксплуатационных свойств и высокими эксплуатационными характеристиками:
  • механическая прочность,
  • инертность к кислотным и щелочным средам,
  • высокая атмосферостойкость и стойкость к бытовым загрязнениям,
  • низкая теплопроводность,
  • низкое водопоглощение,
  • не горючий материал с высокой степенью огнезащитных свойств,
  • экологически безопасны,
  • биологически устойчивы,
  • в процессе эксплуатации не стареют, не подвергаются деструкции,
  • низкая трудоемкость монтажа и хорошая механическая обработка (сверление, фрезерование, резка, шлифование и т.д.)
• конкурентными преимуществами:
  • дешевле аналогов из-за низкой себестоимости,
  • простой технологии изготовления,
  • использованием для производства вторичных продуктов и отходов

Последовательность задания параметров, характеризующих эксплуатационные свойства товарного продукта, производится на этапе технической подготовки производства (ТПП) и сводится к следующему:

• выбор изделия, планируемого к производству (подоконная доска, элемент мощения, элемент декора или др.),
• определение области применения (интерьер или экстерьер зданий, использование в ландшафте или др.),
• определение условий эксплуатации (знакопеременный температурно-влажностный режим, механические нагрузки, капиллярное и диффузное увлажнение или др.),
• выбор нормированных параметров «традиционных» изделий, применяемых в этой области и условиях эксплуатации, по ТУ на изделия,
• определение технических требований и разработка программы и методики испытаний изделия на соответствие физико-механическим характеристикам,
• изготовление опытных образцов изделий (моделирование по нормированным физико-механическим характеристикам),
• испытания опытных образцов изделий для получения оценочных характеристик,
• разработка пакета конструкторской документации (КД) на изделие,
• разработка технических условий (ТУ) на изделие, в т.ч. квалитетов качества, порядка их проверки и оценки в процессе производства,
• разработка технологического процесса (ТП) производства изделия, в.т.ч. рецептурного (компонентного) состава сырья и материалов.

Стабильность эксплуатационных характеристик товарного продукта поддерживается и гарантируется:

a)     выполнением требований КД и ТП в процессе производства,

b)    контролем качества, который осуществляется по двум направлениям:

-         соответствие формы и размеров установленным допускам (обеспечивается приемо-сдаточными испытаниями, периодическим и выборочным контролем в процессе производства),

-         оценка физико-механических свойств, зависящих от исходных свойств сырья и технологических параметров процесса (обеспечивается периодическими испытаниями, программа, сроки и объем которых определен ТУ).

Разработка технической документации (КД, ТУ, ТП) на изделие и, что особенно важно, параметров оценки качества является необходимым и обязательным условием для последующей сертификации товарного продукта. 

Испытания и сертификация товарного продукта

Сертификация товарного продукта является необходимым условием успешного производства и сбыта. Обязательными следует считать наличие сертификатов:

• соответствия, cанитарно-гигиенического,
• пожарной безопасности.

Пакет документов, необходимых для обязательной сертификации товарного продукта, включает:

• токсикологический паспорт на используемое сырье,
• комплект конструкторской документации на изделие,
• технические условия на изделие,
• технологический процесс производства изделия и компонентный состав,
• программа и методика испытаний опытных образцов,
• результаты испытаний опытных образцов на соответствие требованиям: физико-механическим, санитарным, пожарной безопасности,
• сертификаты (паспорта) на используемые компоненты – наполнители, добавки, присадки,
• паспорта и техническое описание производственного оборудования,
• протоколы приемо-сдаточных и периодических испытаний изделия.

Примечания:

1) Токсикологический паспорт является обязательным при использовании в качестве сырья коммунальных отходов. При использовании в качестве основного сырья индустриальных отходов, которые характеризуются стабильностью морфологического состава, в токсикологическом паспорте необходимости нет и достаточным является заключение ЦЗЛ по химическому (компонентному, гранулометрическому) составу отходов.

2) Если изделия изготавливаются по единой технологии – КД, ТУ и ТП разрабатывается на весь номенклатурный перечень изделий.

3) Испытания необходимо проводить в организациях, лицензированных на право проведения этих работ, т.к. только их оценка принимается Государственным органом сертификации. 

Данный раздел не рассматривает аттестацию производства в Государственных органах: охраны труда, пожарного и санитарного надзора.

Нами предлагается следующая этапность исполнения  ноу-хау технологии:

1. Определиться с ассортиментом продукции производимой в дальнейшем из нового материала.
2. Разработка конкретно технологической основы и пакета документации.
3. Произвести монтаж и запуск пилотной установки малой мощности (фото прилагается).
4. Выполнить все сертификационные требования в вашей стране и сертифицировать новый добытый продукт.
5. В дальнейшем, исходя из сырьевой базы и учета потребности рынка в новом изделии, смонтировать производственную линию необходимой мощности.

Область применения нового материала

Список нормативной литературы

По пункту: Рецептурно-технологические особенности

• ДСТУ Б В.2.7-64-97 Строительные материалы. Правила применения химических добавок в бетонах и строительных растворах.                            
• ДСТУ Б В.2.7-65-97 Строительные материалы. Добавки для бетонов и строительных растворов. Классификация.                               
• ДСТУ Б В.2.7-69-98 Строительные материалы. Добавки для бетонов. Методы определения эффективности.
• ГОСТ 24640-91 Добавки для цементов. Классификация.
• СанПиН 2.1.2.729-99 Полимерные и полимеросодержащие строительные материалы, изделия и конструкции. Гигиенические требования безопасности.
• СанПиН 4286-87 Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов.
• СанПиН 6027-А-91 Санитарные правила и нормы по применению полимерных материалов в строительстве. Гигиенические требования.
• МУ 1.1.037-95 Биотестирование продукции из полимерных и других материалов.
• МУ 2158-80 Методические указания по санитарно-гигиеническому контролю полимерных строительных материалов.
• ГН 2.2.6.709-98 Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в воздухе рабочей зоны.

По пункту: Выбор и задание характеристик товарного изделия:

• ДСТУ 3278-95 Система разработки и постановки продукции на производство. Основные термины и определения.
• ДСТУ Б В.2.7-7-94 Строительные материалы. Изделия бетонные мелкоштучные. ТУ.        
• ДСТУ Б В.2.7-15-95 Строительные материалы. Изделия перлитобентонитовые  теплоизоляционные. ТУ.
• ДСТУ Б В.2.7-36-95 Строительные материалы. Кирпич и камни стеновые безцементные. ТУ.                
• ДСТУ Б В.2.7-37-95 Строительные материалы. Плиты и изделия из природного камня. ТУ.
• ДСТУ Б В.2.7-45-96 Строительные материалы. Бетоны ячеистые. ТУ.
• ДСТУ Б В.2.7-61-97 Строительные материалы. Кирпич и камни керамические рядовые и лицевые. ТУ.
• ГОСТ 4.206-83 Система показателей качества продукции. Строительство. Материалы стеновые каменные. Номенклатура показателей.
• ГОСТ 4.224-83 Система показателей качества продукции. Строительство. Материалы и изделия полимерные строительные герметизирующие и уплотняющие. Номенклатура показателей.
• ГОСТ 379-79 Кирпич и камни силикатные. ТУ.
• ГОСТ 530-80 Кирпич керамический полнотелый. ТУ.
• ГОСТ 539-95 Кирпич и камни керамические. ТУ.
• ГОСТ 5742-76 Изделия из ячеистых бетонов теплоизоляционные. ТУ.
• ГОСТ 6133-84 Камни бетонные стеновые. ТУ.
• ГОСТ 7484-78 Кирпич и камни керамические лицевые. ТУ.
• ГОСТ 13015.3-81 Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Документ о качестве.
• ГОСТ 15884-85 Блоки стеновые из природного камня. ТУ.
• ГОСТ 17608-81 Плиты бетонные тротуарные. ТУ.
• ГОСТ 23342-91 Изделия архитектурно-строительные из природного камня. ТУ.
• ГОСТ 25459-82 Опоры железобетонные дорожных знаков. ТУ.
• ГОСТ 26918-86 Плиты подоконные железобетонные. ТУ,
• ТУ 5741-033-36913928-97 Камни строительные.
• ТУ 5753-22-00288030-98 Кирпич керамический лицевой.  

По пункту: Испытания и сертификация товарного продукта:

• ДСТУ 3413-96 Система сертификации Укр СЕПРО. Порядок проведения  сертификации продукции.
• ДСТУ Б В.2.7-19-95 Строительные материалы. Метод испытания на горючесть.
• ДСТУ Б В.2.7-38-95 Строительные материалы. Материалы и изделия тепло- изоляционные. Методы испытаний.                                  
• ДСТУ Б В.2.7-42-97 Строительные материалы. Методы определения водопоглощения, плотности и морозостойкости строительных материалов и изделий.
• ДСТУ Б В.2.7-70-98 Строительные материалы. Метод испытания на распространение пламени.
• ДСТУ Б В.2.7-72-98 Строительные материалы. Щебень и гравий из горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы  химического анализа.
• ДСТУ Б В.2.7-105-2000  Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме.
• ГОСТ 19.301-79 Программа и методика испытаний. Требования к содержанию и оформлению.
• ГОСТ 7076-87 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности.
• ГОСТ 8462-85 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе.                  
• ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытания нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости.
• ГОСТ 10060.0-95  Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования.
• ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.
• ГОСТ 10181.0-81 Смеси бетонные. Общие требования к методам испытаний.
• ГОСТ 12730.0-78 Бетоны. Общие требования к методам определения  плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водопроницаемости.
• ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Метод определения плотности.
• ГОСТ 12730.2-78 Бетоны. Метод определения влажности.
• ГОСТ 22648-77* Пластмассы. Метод определения гигиенических показателей.
• ГОСТ 30255-95 Мебель, древесные и полимерные материалы. Метод определения выделения формальдегида и других вредных летучих химических веществ в климатических камерах.

По пункту: Обоснование технического проектирования предприятия:

• ДСТУ 3414-96 Система сертификации Укр СЕПРО. Аттестация производства. Порядок выполнения.

Автор: Алифиренко Дмитрий Геннадиевич

(редакция 1 от 27.05.2010 г.)

г. Горловка, 2006 г.

Разместил статью: adg54
Дата публикации:  21-08-2013, 21:04

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Алифиренко Дмитрий Геннадиевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!