Утилизация отходов производства
Покупка
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Авторы:
Абакумов Юрий Федорович, Демьянов Евгений Данилович, Зуйков Станислав Сергеевич, Козлов Анатолий Владимирович, Ступников Владимир Петрович, Мельников Эдуард Леонидович
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 107
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-4793-0
Артикул: 808681.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Рассмотрены технологические основы утилизации металлических отходов производства, позволяющие получить переплавным методом качественные вторичные металлы и сплавы, способы переработки металлической стружки, а также основные технологии утилизации изношенных автомобильных покрышек, смазочно-охлаждающих жидкостей, боеприпасов, энергетических отходов, твердых бытовых отходов, формовочной смеси,
отходов травильного производства. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Машиностроение» специальности «Реновация средств и объектов материального производства в машиностроении».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Утилизация отходов производства Учебное пособие 2-е издание, переработанное и дополненное
УДК 658.567(075.8) ББК 30.69 У84 ISBN 978-5-7038-4793-0 Утилизация отходов производства : учебное пособие / [Ю. Ф. Абакумов и др.]. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. — 107, [3] с. : ил. ISBN 978-5-7038-4793-0 Рассмотрены технологические основы утилизации металлических отходов производства, позволяющие получить переплавным методом качественные вторичные металлы и сплавы, способы переработки металлической стружки, а также основные технологии утилизации изношенных автомобильных покрышек, смазочно-охлаждающих жидкостей, боеприпасов, энергетических отходов, твердых бытовых отходов, формовочной смеси, отходов травильного производства. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Машиностроение» специальности «Реновация средств и объектов материального производства в машиностроении». УДК 658.567(075.8) ББК 30.69 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018 © Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2018 Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/40/book637.html Факультет «Машиностроительные технологии» Кафедра «Технологии обработки материалов» Авторы: Ю.Ф. Абакумов, Е.Д. Демьянов, С.С. Зуйков, А.В. Козлов, В.П. Ступников, Э.Л. Мельников Рецензенты: д-р техн. наук профессор И.А. Дибров, канд. техн. наук доцент А.Ю. Коротченко Рекомендовано Редакционно-издательским советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия У84
Предисловие Издание предназначено для студентов, обучающихся в МГТУ им. Н.Э. Баумана по направлению подготовки «Машиностроение» специальности «Реновация средств и объектов материального производства в машиностроении». Программой подготовки предусмотрено изучение дисциплины «Утилизация отходов производства» и выполнение домашнего задания «Разработка технологической схемы переработки отходов машиностроительного производства» в форме аналитических обзоров. Данная дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла. Первое издание учебного пособия «Утилизация отходов производства» под редакцией В.Д. Винокурова вышло в Издательстве МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2008 г. Цель данного пособия — приобретение студентами теоретических знаний в области обоснованного выбора рациональных технологий переработки отходов производства и потребления, профессиональных знаний по специальности « Реновация средств и объектов материального производства в машиностроении». После изучения учебного пособия студент будет знать: •• роль вторичных материалов в решении проблем экологии и ресурсосбережения; •• существующие технологические возможности и методы переработки отходов для получения вторичных материалов и продукции; •• основные типы оборудования и приспособлений, используемых для переработки отходов; уметь: •• выбирать рациональные способы и технологические маршруты переработки отходов производства и потребления; •• выбирать необходимые средства технологического оснащения и переработки отходов; •• представлять результаты работы с информацией в виде аналитических обзоров и презентаций; владеть навыками: •• теоретического обоснования выбора технологических схем переработки отходов производства; •• составления аналитических обзоров по переработке отходов машино- строительного производства. В издании рассмотрены вопросы рационального ресурсопользования, описаны технологии переработки промышленных отходов и получения из
них ценного сырья и материалов. Изложены механические, физико-механические, химические и биохимические процессы, используемые при различных методах переработки отходов. Приведены новые технологические схемы и характеристики оборудования, применяемого при переработке отходов. Рассмотрены и уточнены технологические основы утилизации металлических отходов производства, позволяющие получить переплавным методом качественные вторичные металлы и сплавы, способы переработки металлической стружки, а также основные технологии утилизации изношенных автомобильных покрышек, смазочно-охлаждающих жидкостей и боеприпасов. Второе издание дополнено сведениями о взаимодействии промышленного предприятия с окружающей средой, об утилизации энергетических отходов, твердых бытовых отходов, формовочной смеси и отходов травильного производства. В конце каждой темы приведены вопросы для контроля усвоения материала. Также в пособие включен словарь специальных терминов и определений.
Введение Целью всякого производства является получение продукции требуемого качества и в нужном количестве. При этом современное производство со- провождается образованием разного рода отходов, так как не все материаль- ные и энергетические потоки, поступающие в производственные системы, реализуются непосредственно в готовый продукт. Это оказывает разрушитель- ное воздействие на окружающую среду и грозит экологической катастрофой. Поэтому перед человечеством стоит задача рационального природопользова- ния в сочетании со снижением отрицательного воздействия промышленного производства на окружающую природную среду. В связи с этим актуальной задачей является изучение следующих вопро- сов, изложенных в данном учебном пособии: •• источники образования промышленных отходов и способы их предот- вращения или уменьшения; •• технологические схемы переработки отходов производства и потребле- ния; •• технологическое оснащение процессов переработки отходов производства и потребления; •• организационно-технические мероприятия по сбору, хранению и транс- портировке отходов производства и потребления. В соответствии с ГОСТ 25916–83 «Ресурсы материальные вторичные. Тер- мины и определения» и ГОСТ 30772–2001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения» отходы производства и потребления понимают как вторичное сырье, пригодное для повторного изготовления продукции, в том числе попутной и побочной.
1. ОТХОДЫ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ В результате бурного развития промышленности и сельского хозяйства остро встала проблема утилизации отходов. Образование отходов производ- ства происходит на всех стадиях движения сырья: от момента его добычи, когда оно еще является природным ресурсом, до завершения эксплуатации изготовленного из него изделия. Отходы производства являются мощным фактором, воздействующим на окружающую природную среду и в итоге от- рицательно влияющим на качество жизни человека. Однако отходы, загрязняющие окружающую среду, во многих случаях можно не только использовать, но и получать от них экономическую выгоду. Применение отходов в качестве вторичных материальных ресурсов реша- ет ряд важных хозяйственных задач, таких как экономия основного сырья, предотвращение загрязнения водоемов, почвы и воздушного бассейна, рас- ширение производства деталей и изделий из искусственных материалов, про- изводство новых видов товаров народного потребления. 19 сентября 1997 г. Государственной думой РФ был принят Федеральный закон «Об отходах производства и потребления», определяющий правовые основы обращения с отходами в целях предотвращения вредного воздействия их на здоровье человека и окружающую среду, а также вовлечения отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья. В со- ответствии с законом «отходы производства и потребления — вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удале- ния или подлежат удалению». 1.1. Классификация отходов Большая номенклатура отходов, образующихся на предприятиях различ- ных отраслей экономики, затрудняет их классификацию, учет, сбор и пере- работку. Вследствие многих причин в настоящее время и в России, и за рубежом отсутствует общепринятая научная классификация твердых отходов промыш- ленности, охватывающая все их многообразие. Начавшаяся у нас в стране в середине 1980-х гг. работа по составлению кадастров отходов по предприяти- ям, подотраслям, отраслям и министерствам осталась незаконченной. Суще- ствует множество классификаций твердых отходов.
Различные подходы к классификации отходов базируются на следующих классификационных признаках: место образования отходов (отрасль про- мышленности); стадия производственного цикла; вид отхода; степень вред- ного воздействия на окружающую среду и здоровье человека; направление использования; эффективность использования; запас и объемы образования; степень изученности и разработанности технологий утилизации. По состоянию различают отходы твердые, жидкие и газообразные. По месту возникновения — бытовые, промышленные и сельскохозяйственные. Основным показателем классификации по составу можно считать происхож- дение отходов — органическое и неорганическое, а также сжигаемы отходы или нет. Особую группу представляют собой отходы в виде энергии, называ- емые энергетическими (теплота, шум, радиоактивное излучение и т. п.). Отходы возникают как в результате производственной деятельности, так и при потреблении. В соответствии с этим они подразделяются на отходы производства и отходы потребления. При физико-химической переработке сырья наряду с основными про- дуктами производства образуются побочные. Они не являются целью про- изводственного процесса, но в большинстве случаев бывают товарными, на них имеются ГОСТы, ТУ, их производство планируется предприятием. Отходы производства (техногенные отходы) являются следствием несо- вершенных технологических процессов, в большей части неудовлетворитель- но организованного производства, а также несовершенного экономического механизма. К ним относят: отходы, образующиеся при механической и физико-химической переработке сырья и материалов; отходы, образующие- ся при добыче и обогащении полезных ископаемых; вещества, улавливаемые при очистке отходящих технологических газов и сточных вод. Отходы потребления (антропогенные отходы) — различные бывшие в упо- треблении изделия и вещества, восстановление которых экономически не- целесообразно. Например, изношенные или морально устаревшие машины, изделия производственного назначения (отходы производственного потре- бления), а также пришедшие в негодность или устаревшие предметы домаш- него обихода и личного потребления (отходы бытового потребления). Совокупность отходов производства и потребления, которые могут быть использованы в качестве сырья для выпуска полезной продукции, называют вторичными материальными ресурсами (ВМР). Исходя из возможностей применения, ВМР можно подразделить на ре- альные и потенциальные. К реальным следует отнести ВМР, для использова- ния которых созданы эффективные методы и мощности для переработки, а также обеспечен рынок сбыта; к потенциальным — все виды ВМР, не входя- щие в группу реальных. К потенциальным ВМР относятся также побочные продукты, которые в настоящее время используются недостаточно полно и представляют собой резерв материальных ресурсов для промышленности. При проектировании новых предприятий обязательным условием явля- ется разработка систем переработки производственных отходов для получе- ния вторичных материалов и изготовления из них полезной продукции. Это обусловлено тем, что, во-первых, ресурсы многих материалов на Земле огра- ничены и не могут быть восполнены в сроки, сопоставимые со временем су-
ществования человеческой цивилизации. Во-вторых, попав в окружающую среду, материалы обычно становятся загрязнителями. В-третьих, отходы и закончившие свой жизненный цикл изделия часто (но не всегда) являются более дешевым источником многих веществ и материалов, чем природные источники. Существуют соответствующие технологии и оборудование для переработ- ки как текущих отходов производства (ОП 1), так и изношенных средств производства и потребления продукции (ОП 2). Использование ВМР позво- ляет снизить потребность в постоянно дорожающих первичных материалах, необходимых для работы производственных систем (ПС) (рис. 1). Современный подход к организации производственных систем преду- сматривает рециклинг (повторное использование) материалов и изделий, от- служивших свой срок, для изготовления полезной продукции по следующей схеме: материал — изделие — вторичные материалы — вторичная продукция. Рециклинг (по ГОСТ 30772–2001) — процесс возвращения отходов, сбросов и выбросов в процессы техногенеза. Возможны два варианта рециклинга (ре- циклизации): •• повторное использование отходов по тому же назначению, например сте- клянных бутылок после их соответствующей безопасной обработки и марки- ровки (этикетирования); •• возврат отходов после соответствующей обработки в производственный цикл, например жестяных банок — в производство стали, макулатуры — в производство бумаги и картона. Для совокупности отходов и сбросов операцию рециклинга называют ре- куперацией, для сбросов и порошкообразных, пастообразных отходов — ре- генерацией, для сбросов и выбросов — рециркуляцией. Утилизируемые отходы перерабатываются на месте их образования или на предприятиях, имеющих соответствующие оборудование и технологию. Неутилизируемые отходы в силу потери потребительских свойств в настоя- щее время не могут найти применения в современном производстве. Они за- хораниваются, если не представляют опасности для окружающей среды (ОС). Рис. 1. Рациональный цикл «Производство — потребление — переработка»
С санитарно-гигиенической точки зрения отходы могут быть захоронены только после предварительного обезвреживания. Машиностроительный комплекс является крупнейшим промышленным образованием, включающим в себя тяжелое, энергетическое, автомобильное, тракторное, сельскохозяйственное, химическое, нефтяное, строительное, до- рожное, коммунальное машиностроение и другие отрасли промышленности. Предприятия машиностроения располагаются чаще всего в крупных горо- дах, и их вредные выбросы в окружающую среду неблагоприятно влияют на здоровье населения. Машиностроение загрязняет водный бассейн сточными водами травильных и гальванических цехов. Основными источниками загряз- нения атмосферы на машиностроительных предприятиях является литейное производство, цеха механической обработки, сварочные и окрасочные цеха. Одним из наиболее многотоннажных отходов машиностроительных пред- приятий является металлолом (75 % всего количества образующихся отходов). Это готовое вторичное сырье, переработка которого налажена либо на этих же заводах, если они обладают своим литейным производством, либо на ме- таллургических или соседних машиностроительных предприятиях. Кроме металлолома, образуются отходы бумаги, древесины, минеральных масел, резины, пластмасс, а также шлам. Значительные объемы производства и определяющее положение в социаль- ной жизни городов ставят предприятия машиностроительного комплекса в разряд приоритетных в части комплексного решения природоохранных проблем. 1.2. Отходы основных переделов заготовительного производства Рассмотрим виды отходов, которые образуются на основных переделах заготовительного производства. Металлургическое и литейное производство Массовое использование отходов производства в металлургии началось с изобретением во второй половине XIX в. мартеновских печей, а затем — конвертеров, позволяющих наряду с чугуном переплавлять лом черных металлов. В современных электросталеплавильных печах используют до 100 % лома. При выплавке слитков в металлургии и отливок в литейном производстве происходит взаимодействие сплавов с печными газами и воздухом. Это приводит к потерям металла в виде невосстанавливаемых в условиях плавильного производства соединений: оксидов, нитридов и т. п. Некоторое количество сплавов остается в шлаках, формовочных смесях, впитывается футеровкой печи и ковша, рассеивается в виде мелких брызг при разливке, мелких ча- стиц при обрубке и др. Эта часть сплавов теряется безвозвратно. Металл из шлаков извлекают посредством применения соответствующих технологий их вторичной переработки.
Основную массу отходов составляют литниковые системы, прибыли, из- ложницы, поддоны для изложниц (до 21 %), а также брак слитков и отливок (до 5 %). Кузнечное и прокатное производство В процессе обработки слитков из деформируемых сплавов на прокатных станах, прессах, молотах и другом оборудовании образуется значительное количество отходов в виде кромок, концов, обрезков, заусенцев, обдирочной стружки и т. п. Некоторое количество сплавов теряется в виде мелкой струж- ки и опилок при резке заготовок ножницами и пилами. Примерно треть всех отходов образуется из-за дефектов слитка. Основную массу отходов состав- ляет некачественная часть слитка — прибыль. Снизить массу прибыли мож- но улучшением теплоизоляции прибыльной части слитка. При нагреве заготовок образуется окалина. Ее можно пускать во вторич- ное производство (доменный передел). Количество окалины зависит от тем- пературы нагрева и времени выдержки металла при высокой температуре. При увеличении скорости нагрева, применении защитной атмосферы, при иных способах нагрева (например, индукционного) можно снизить количе- ство окалины. При горячей объемной штамповке поковок образуется облой, который можно уменьшить применением заготовок и штампов рациональных конфи- гураций. Облой наряду с другими отходами и браком продукции (в среднем 0,5 %) поступает на переплав. Сварочное производство и механическая обработка Отходы при сварке конструкций образуются в виде сварочных шлаков, остатков электродов и материалов свариваемых заготовок. При обработке резанием основным видом отходов является стружка, ко- торую после удаления из рабочей зоны станков транспортируют для даль- нейшей переработки, а также некоторое количество бракованной продукции. Отходы при абразивной обработке содержат до 60 % металлических ча- стиц, смешанных с абразивными частицами и смазочно-охлаждающими жид- костями (СОЖ). Эти отходы также подвергают вторичной переработке для получения порошковых материалов. 1.3. Текущие и отложенные отходы Отходы образуются не только в процессе изготовления машинострои- тельной продукции — текущие отходы (металлическая стружка, облой, лит- ники, металлургический шлак, брак и т. п.), но и по истечении срока ее служ- бы — отложенные отходы. В последнем случае особое значение в процессах утилизации приобретают способы разделки габаритных конструкций на фраг- менты для последующей переработки.
Доступ онлайн
В корзину