Совершенствование технологии и оборудования для переработки поли-мерных отходов АПК Василенко Алексей Сергеевич

Содержание к диссертации

Введение

1 Анализ состояния вопроса образования и использования полимерных отходов АПК 10

1.1 Анализ объемов отходов, образующихся при эксплуатации сельскохозяйственной техники 10

1.2 Структура, особенности и свойства полимерных отходов, способы переработки композиционных материалов .17

1. 3 Оценка технологического оборудования для переработки полимерных отходов

Выводы по главе 1 42

2 Теоретическая оценка образования потока отработанных полимерных отходов при эксплуатации машины и предпосылки их переработки 45

2.1 Обоснование плотности потока отходов на основе рассмотрения законов нормального распределения отказов машин 45

2.2 Оценка рабочих параметров технического средства для переработки полимерной смеси 51

2.3 Теоретическая оценка параметров охлаждения смеси 54

Выводы по главе 2 .61

3 Методика экспериментальных исследований .62

3.1 Методика определения параметров технического средства для получения композиционного материала 62

3.2 Определение коэффициента внутреннего трения материала в бункере смесителя 64

3.3 Определение трибологических характеристик композиционного материала .66

3.4 Исследование процесса формования изделий из композитных материалов .68

3.5 Определение прочностных характеристик композиционного материала 73

3.6 Методика исследования материала на износ .75

4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ .78

4.1 Результаты исследования объемной массы сыпучих материалов и смесей .78

4.2 Результаты определения коэффициента внутреннего трения сыпучих материалов в бункере смесителя .79

4.3 Анализ исследования механических и технологических свойств материала

4.3.1 Анализ образцов на сжатие 81

4.3.2 Исследование материала на износ .84

4.3.3 Определение коэффициента трения образцов по основным материалам

4.4 Анализ процесса формования изделий .88

4.5 Результаты исследования длинны камеры спекания 90

Выводы по главе 4 96

5 Организационно – технологическая модель переработки полимерных отходов на предприятии АПК 98

5.1 Полимер песчаное производство .98

5.2 Особенности предлагаемой технологии утилизации полимерных отходов АПК 99

Выводы по главе 5 105

6 Технико – экономическое обоснование эффективности переработки полимерных отходов АПК .106

6.1 Расчет затрат по оплате труда 106

6.2 Расчет затрат на содержание основных средств .107

6.3 Расчет затрат по использованным ресурсам .110

6.4 Расчет финансовых показателей 111

6.5 Анализ стоимость продукции .113

Выводы по главе 6 114

Заключение .115

Список использованных

Источников .

• 3 Оценка технологического оборудования для переработки полимерных отходов
• Оценка рабочих параметров технического средства для переработки полимерной смеси
• Определение прочностных характеристик композиционного материала
• Особенности предлагаемой технологии утилизации полимерных отходов АПК

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Переход производственных отношений в шестой технологический уклад выдвигает на передовые позиции технический сервис машин и оборудования. Побочным неизбежным явлением технического сервиса машин выступает образование отходов. Отработанные детали, жидкости, сопутствующие материалы, особенно полимерные, создают серьезную угрозу экологии. В этом смысле приоритетным становится планирование количества и видов образующихся отходов, организация их сбора и создание эффективных технологий переработки.

Полимерные отходы, образующиеся в процессе эксплуатации машин и оборудования, составляют в масштабах России около 900 тыс. тонн при уровне их утилизации не выше 13%. Свалками ежегодно загрязняется до 10 тыс. га земель, в числе которых плодородные земли, изымаемые из сельскохозяйственного оборота. При этом решение вопросов, связанных с охраной окружающей среды, требует значительных капитальных вложений. Так, например, стоимость уничтожения отходов пластмасс примерно в 3 раза превышает расходы на уничтожение бытовых отходов.

Экономически целесообразным решением является переработка полимерных отходов с получением термопластичных композиционных материалов для изделий сельскохозяйственного назначения. Важнейшими продуктами конечной переработки могут быть детали сельхозмашин и автомобилей, элементы сооружений животноводческих и птицеводческих ферм, оборудования технического сервиса, что позволяет получить значительный экологический и экономический эффект.

Степень разработанности темы. Проблеме удаления отходов эксплуатации машин и оборудования посвящены работы Н.А. Алдошина, В.С. Герасимова, И.Г. Голубева, О.Н. Дидманидзе, М.Ю. Конкина, Е.В. Пухова, Е.А. Пучина, В.А. Соловьева. Однако, динамике образования отходов, особенно полимерных отходов машинно-тракторного парка, уделено не достаточно внимания.

В область исследования композиционных материалов с полимерным связующим внесли свой вклад В.К Астанин, В.Н. Водяков, С.С. Глазков, Т.Н. Сторо-дубцева, И.В. Титова, тем не менее недостаточно изученными остаются технологии переработки таких композитов в изделия методом непрерывного формования, а также эксплуатационные и технологические характеристики получаемых изделий.

Цель исследования: повышение эффективности использования полимерных отходов путем совершенствования технологий переработки и получения технологических полимер-песчаных материалов для нужд АПК.

Задачи исследований:

1. Оценить актуальность переработки полимерных отходов образую
щихся в процессе эксплуатации машины.

1. Определить физико-механические характеристики термопластичных полимер-песчаных композиционных материалов на основе вторичного полиэтилена и наполнителя в виде песка.

2. Обосновать параметры устройства для переработки полимерных отходов путем непрерывного формования изделий из термопластичных композиционных материалов.

3. Усовершенствовать организационно-технологическую модель переработки полимерных деталей во вторичные продукты в АПК и провести технико-экономическое обоснование эффективности работы.

Объект исследований – технологические процессы образования и переработки полимерных отходов.

Предмет исследований – закономерности изменения свойств полимерных композиционных материалов в процессе их переработки и параметров технических средств переработки.

Научную новизну работы составляют:

– математическая модель распределения потока отказов полимерных деталей сельскохозяйственной техники;

– закономерности изменения параметров камеры спекания от условий процесса и свойств материала;

– режимы охлаждения изделий цилиндрической и прямоугольной формы в охлаждающей ванне;

– организационно – технологическая модель переработки полимерных отходов в условиях предприятий АПК.

Практическую значимость представляют: параметры устройства для утилизации отработавших ресурс полимерных деталей; методика и оборудование для исследования давления композиционного материала на стенки камеры спекания; методика исследования истирания образцов и результаты исследования механических свойств изделий из композиционного полиэтилен-песчаного материала.

Методы исследования. При выполнении теоретических исследований использовались методы математического анализа и моделирования.

Эмпирической базой исследования являются эксперименты, проведенные на лабораторных установках с использованием современного измерительного оборудования.

Обработка результатов измерений производилась методами математической статистики с применением современных средств вычислительной техники и ЭВМ-программ.

Положения, выносимые на защиту:

– математическая зависимость по определению ожидаемой массы отхо-

дов в виде отработанных полимерных деталей машин и оборудования, возникающих в период между техническими воздействиями;

– методика определения предельной длины камеры спекания из условий

не заклинивания материала в процессе проталкивания (продавливания) его пуансоном;

– режимы охлаждения изделий цилиндрической и прямоугольной фор-

мы в охлаждающей ванне;

– результаты исследования физико-механических свойств изделий из

композиционного полиэтилен-песчаного материала;

– результаты внедрения организационно – технологической модели пе-

реработки полимерных отходов в условиях предприятий АПК.

Степень достоверности и апробации результатов. Работа подтверждена сходимостью теоретических и экспериментальных исследований (в пределах 10 %), использованием в исследованиях высокотехнологичного оборудования и современных программных комплексов. Результаты исследований прошли широкую апробацию в печати и научно-практических конференциях, внедрены или приняты к внедрению в производство.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались:

– на научно-практических и учебно-методических конференциях Воро-

нежского ГАУ (2013-2017гг.);

– на X международной научно-практической конференции

«PROBLEMS AND PERSPECTIVES OF DEVELOPMENT OF WORLD SCIENCE» в г. Донецк (Украина) в 2013г.;

– на конкурсе по программе «Участник молодежного научно-

инновационного конкурса (2013 г.), (работа отмечена сертификатом финалиста программы «У.М.Н.И.К.» Российского фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере);

– в стипендиальной программе «ЭкоНива-2013» в номинации «Механи-

зация сельского хозяйства» (г. Воронеж, ЭкоНива, 2013г.);

– награжден «Золотой медалью» на выставке «Агросезон-2013», «Аг-

росезон-2014», «Агросезон-2015» в номинации «Современная техника и технологии в земледелии и животноводстве» Экспоцентр ВГАУ (2013-2015гг.);

– на международной научно-практической конференции молодых уче-

ных и специалистов «Инновационные технологии и технические средства для АПК» в Воронежском ГАУ в 2014 г.;

– на научной конференции «Научно-практические аспекты ресурсосбе-

регающих технологий производства продукции и переработки отходов АПК» Экспоцентр ВГАУ 2014 г.;

– на ХIII межрегиональной торговой выставке племенных сельскохо-

зяйственных животных и животноводческого оборудования Центрального Федерального Округа в г. Воронеж 2015 г.;

– на международной научно-практической конференции, посвященной

85-летию агроинженерного факультета «Агропромышленный комплекс на рубеже веков» в Воронежском ГАУ в 2015 г.

Личный вклад соискателя заключается в непосредственном участии на всех этапах исследовательского процесса и подготовки диссертации: разработке и реализации плана теоретических и экспериментальных исследований процесса образования отходов при эксплуатации машинно-тракторного парка, физико-механических свойств термопластичных композиционных материалов, разработке экспериментальных установок, проведении исследований, обработке и интерпретации полученных результатов, подготовке и написании научных статей, оформлении заявки на патент и внедрении результатов.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в девяти научных статьях, из которых две – в изданиях, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов. Общий объем опубликованных работ составляет 2,95 п.л., из которых 1,64 п.л. принадлежит лично соискателю.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, включает 40 рисунков и 34 таблицы, список литературы содержит 127 наименования.

3 Оценка технологического оборудования для переработки полимерных отходов

Так, например, по исследованиям В.К. Астанина [27] по Воронежской области при списании тракторов и другой сельскохозяйственной техники ежегодно образуется 2,5 тыс. т полимерных отходов, тепличные хозяйства области ежегодно образуют до 33 т отработанной полимерной пленки. Масса отработанных упаковочных средств составляет до 41 т в год. Более 30% районов Воронежской области формируют до 100 т вторичного полимерного сырья в год, около 34% – 100 – 200 т, 22% районов – 200 - 300 т в год. Несколько районов (около 3%) образует 300 - 400 т отходов полимерного сырья в год [8, 27].

Непрерывный рост производства и потребления полимеров порождает серьезную проблему использования или ликвидации производственных отходов, упаковочных материалов (пленок) и вышедших из строя полимерных изделий. [56-61]

В России ежегодно свалками загрязняется до 10 тыс. га земель [62, 63], в том числе плодородные земли, изымаемые из сельскохозяйственного оборота. Кроме того, нерационально используются ценные вторичные ресурсы. При этом решение вопросов, связанных с охраной окружающей среды, требует значительных капитальных вложений. Так, стоимость уничтожения отходов пластмасс примерно в 3 раза превышает расходы на уничтожение бытовых отходов. В странах с передовыми природоохранными программами этой проблеме уделяется огромное внимание [64-67]. В российской Федерации решение проблемы внедрения биоразлагаемых полимерных материалов предусмотрено планом «Развитие биотехнологий и генной инженерии» [68].

Экономически целесообразным решением в масштабе страны является организация сбора и переработки пластмассовых отходов в новые изделия для промышленности, строительства, сельского хозяйства и домашнего обихода. Однако в АПК Российской Федерации до сих пор не решены вопросы сбора и первичной переработки ценных вторичных материалов. Эти функции могли бы принять на себя предприятия технического сервиса АПК [8].

Следует отметить также, что проблема переработки отходов полимерных материалов имеет актуальное значение не только с позиции охраны окружающей среды, но и в связи с тем, что в условиях дефицита полимерного сырья пластмассовые отходы становятся ценным сырьевым ресурсом [69]. За рубежом широкое развитие получили технологии переработки отходов полимеров, в том числе отходов сельскохозяйственного производства, в востребованные изделия. Важнейшими продуктами такой переработки являются строительные материалы, автокомплектующие.

Использование в качестве сырья вторичных термопластичных полимеров позволяет получить значительный экологический и экономический эффект при производстве изделий [62, 70].

Для вторичной переработки термопластов предлагается схема, включающая в себя следующие стадии [71-74]: 1) сбор и транспортировка полимерных отходов; 2) ручная сортировка и начальное отделение загрязнений; 3) металлодетекция и сепарация; 4) измельчение; 5) мойка в ваннах и центрифугах; 6) флотационнная сортировка; 7) сушка в контактных или конвективных сушилках; 8) воздушная очистка в циклоне; 9) очистка полимеров фильтрами непрерывного или периодического действия 10) получение гранулята с фильтрацией расплава на экструдерах; 11) производство готовых изделий. Грануляция является заключительной стадией подготовки вторичного сырья. В процессе гранулирования происходит уплотнение материала, облегчается его дальнейшая переработка, усредняются характеристики вторичного сырья, в результате чего получают полуфабрикат, который можно перерабатывать на стандартном оборудовании методами экструзии, литья под давлением или компрессионного формования [74, 75].

Полимерные композиционные материалы, представляют собой отдельный класс конструкционных материалов, в которых частицы наполнителя соединены между собой при помощи термопластичной полимерной матрицы. Количество наполнителя (по весу) составляет в полимер композиционных материалах от 40 до 80 процентов [76].

Полимерные композиционные материалы, предназначенные для переработки методом экструзии, литья под давлением или прессования, состоят из трех основных компонентов: минерального или органического наполнителя; синтетических или органических термопластичных полимеров или их смеси; комплекса специальных химических добавок (модификаторов), улучшающих технологические и другие свойства композиции и получаемой продукции, часто называемых также аддитивами [77, 78].

Число российских предприятий, производящих полимерные композиционные материалы, стремительно растет: в 2010 году их было только 4, в 2012 уже около 25. Объем рынка составляет около 3500 т продукции. Рынок растет на 70 - 100% ежегодно. Производство полимерных композиционных материалов характеризуется исключительной прибыльностью: при себестоимости сырья в 35-45 руб/кг, оптовая цена изделий составляет 70-100 руб/кг, а розничная – 130-160 руб/кг в зависимости от качества продукции [70].

В настоящее время полимерные композиционные материалы используются, в основном, для производства декинга и систем ограждения (половые доски, лестницы, стойки и манжеты стоек, обвязка перил и фундамента, наголовники стоек и балясины и другие небольшие аксессуары) и подобных конструкций, присоединяемых снаружи к жилым домам, а также дощатых тротуаров. Относительно небольшое количество промышленно производимых полимерных композиционных материалов идет на сайдинг, изгороди, паллеты, кровельную черепицу и оконный профиль. Другие изделия типа свай, железнодорожных шпал, пристаней, оконных ставней и звуковых барьеров являются скорее опытными (не промышленными) или продаваемыми в очень небольших объемах по сравнению с основными продуктами из полимерных композиционных материалов. Автомобильные изделия (внутренние панели, магистральные линии, упаковочные лотки и др.) образуют отдельную категорию композитных изделий, в которой часто используют длинноволокнистую целлюлозу, и попадают в существенно другую ценовую категорию [70, 79]. Исследователями отмечается ряд полезных качеств, способствующих широкому внедрению композиционных материалов с полимерным связующим в народное хозяйство. Этот материал обладает всеми эстетическими и тактильными свойствами бетона и дерева, экологически безопасен, и при этом, в отличие от дерева, абсолютно не подвержен каким-либо воздействиям внешней среды (атмосферные условия, насекомые, микроорганизмы), не ломается, не образует сколов и трещин, обладает свойствами самозатухания при возгорании и устойчивостью к грибкам и плесени. Кроме того, изделия не требуют окрашивания или какой-либо другой дополнительной обработки.

Эксплуатационные свойства полимерных композиционных материалов зависят, прежде всего, от комплекса физико-механических показателей. По ним полимерные композиционные материалы занимают промежуточное положение между деревом бетоном и пластмассой (таблица 1.7) [64].

Оценка рабочих параметров технического средства для переработки полимерной смеси

Перемещение поршнем смеси полимера с твердым наполнителем (не имеет значения минеральным или органическим) вдоль камеры спекания отличается от течения жидкости в трубе. Жидкость возле стенок трубы течет медленнее (при ламинарном движении), чем в центре трубы. Полимерный же композиционный материал перемещается как твердое тело. Кроме того, данный материал оказывает давление на стенки камеры, в результате чего возникает сила трения, пропорциональная длине камеры. F = Q-S-f, (2.7) где F - сила трения, Н; Q - давление материала на стенки камеры спекания, Н/см2; S - площадь поверхности контакта материала со стенками камеры спекания, см2; f - коэффициент трения. План сил, возникающих от воздействия материала на стенки камеры спекания и поршень, представлен на рисунке 2.5. “Р” - представляет собой силу давления материала на поршень, “Q” – эпюру давления материала на стенки камеры спекания, “F” – силу трения материала о стенки камеры, являющуюся результатом этого давления.

Поскольку у опытной установки камера спекания выполнена цилиндрической, площадь поверхности камеры спекания составит: = 2лт dL (2.8) где r – радиус камеры спекания, мм; l – длина камеры спекания, мм. Сила трения F материала о стенки камеры спекания: F = Q 2тгг dl- f, (2.9) 0.1 — І2 1? F = Q- 2nrf -ih-kX (2.10) если l1=0, то есть отсчет ведем от начала камеры спекания, то сила трения будет выражена: F = Q litrfl. Давление на стенку камеры спекания уменьшается по длине камеры по линейному закону: Q = Q0(l-qrQ, (2.11) где Qo - давление в начале камеры спекания, в точке / = 0; q- показатель изменение давления по длине камеры спекания, 1/см. В этих условиях выражение силы трения примет вид: F = Q0 1-ql lurfl. (2.12) Давление на стенки камеры спекания меньше, чем на поршень, так как полимерный композиционный материал обладает анизотропными свойствами. Боковое давление может быть выражено через давление материала на поршень. Qo= -K, (2.13) где: Р - сила давления материала на поршень, Н; К - коэффициент бокового давления (анизотропии). Выражение силы трения материала, исходя из выражений 2.12 и 2.13, после преобразований примет вид: F = — 1-ql 2/7. (2.14)

В процессе продвижения материала поршнем вдоль камеры спекания может произойти заклинивание материала. Это выразится зависимостью: (2.15) Из выражений 2.14 и 2.15, после преобразований получим выражение: ql2-l + — = 0. (2.16) 2Kj Находим корни квадратного уравнения, которые определят предельную длину камеры спекания, превышение которой приведет к заклиниванию материала в камере. При этом из двух корней квадратного уравнения выбираем меньший: L= — - Л- — (2-17) 3 2q 4q2 2Kqf

Для частного случая q=0, когда давление материала на стенки камеры спекания не изменяется по длине камеры, предельная длина камеры спекания из условия не заклинивания материала будет выражаться (из формулы 2.16) зо=— (218) Выражения 2.17 и 2.18 показывают то, что и коэффициент трения и коэффициент бокового давления, и показатель изменения давления по длине снижают предельную (из условия заклинивания) длину камеры спекания.

Для рассматриваемых условий длина камеры спекания не должна превышать 135 мм. Это подтверждено исследованиями на опытной установке. При длине камеры спекания 130 - 180 мм наблюдается заклинивание материала.

При формовании изделий из полимер-песчаного композиционного материала имеет место стадия охлаждения.

Теплоемкость полимер-песчаного композиционного материала отличается от теплоемкости чистого полимера. Нами проведены исследования процесса охлаждения при изготовлении изделий цилиндрической прямоугольной формы. Температура формования изделий составила 120С ± 5%. Охлаждение осуществлялось в охлаждающей ванне с температурой воды 15С ± 10%. Из условия охлаждения поверхности изделия температура не должна превышать 80С, при этой температуре отсутствует деформация поверхности изделия.

Нами решается задача обоснования продолжительности охлаждения изделия в охлаждающей ванне. Исследования проводились аналитическим методом. Уравнение теплопроводности в бесконечном цилиндре имеет вид: = a 2 dt дг2 г дг Температура цилиндра в начальный момент времени равна T0, т.е. Т t=0 = T,0 r R. Температура на границе цилиндра поддерживается постоянной: Tl=R=Tгр Введя замену и = Т-гр, перейдем к классической задаче остывания бесконечного цилиндра с нулевым граничным условием: dt дг2 г дг J Ч-0 = Т1=0 гр = 0 гр = 0 0 г R (2.19) ULR=TLRгр=Tгргр=0-Решение этой задачи с использованием метода разделения переменных имеет вид:

Определение прочностных характеристик композиционного материала

Основные виды полимер песчаных изделий – это облицовочная и тротуарная плитка, настильная плита в животноводстве, бордюрный камень, черепица. Полимер песчаные изделия обладают рядом полезных свойств: – высокой ударопрочностью (по сравнению с цементно-песчаными изделиями) – они не бьются при монтаже, и при транспортировке; – долговечностью - срок их службы превышает 50 лет [76]; – легкостью – полимер песчаные изделия в два раза легче цементно песчаных аналогов; – дешевизной – цена квадратного метра тротуарной плитки в 1,8 – 2 раза ниже цементно-песчаных аналогов [76]; – пожаростойкостью и диэлектрическими свойствами; – устойчивостью к воздействию внешней среды - они выдерживают перепады температуры от – 60 до + 110 градусов, устойчивы к воздействию ультрафиолета, хорошо поглощают звук, не теряют своих физико-химических свойств в агрессивных средах.

Полимер песчаная продукция не впитывает влагу, хорошо моется, не накапливает снег, до 30-ти лет сохраняет первоначальный цвет [76].

Технология производства полимер-песчаных материалов достаточно проста и может быть внедрена на предприятиях технического сервиса АПК.

В качестве сырья используются отработанные полимерные изделия: жесткие (изношенные детали машин, емкости из-под масел и технических жидкостей, пластмассовые части инструмента и инвентаря), мягкие (пакеты, полиэтиленовая пленка, упаковка). Сырье может быть собрано на предприятиях, осуществляющих эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт машин и оборудования, свалке твердых бытовых отходов или пунктах приема вторсырья. Можно покупать отсортированные и очищенные отходы, но это обойдется значительно дороже. Цена одной тонны неочищенных полимерных отходов в среднем по России составляет четырех тысяч рублей [82].

В качестве наполнителя используется песок. Влажность песка должна быть не более 10%, а содержание глины не более 20%. Допустимая фракция - до 3 мм. Одна тонна песка стоит в среднем по России 100 рублей [114].

Третий компонент – краситель. Его средняя стоимость - 150 руб/кг. Можно работать без красителя, тогда готовое изделие будет иметь серую окраску (бордюрный камень, тротуарная плитка).

Таким образом, компоненты, необходимые для производства, могут быть заготовлены на своем и близь лежащих предприятиях. Внедрение предлагаемого технологического производства даст возможность получить дополнительный доход сельхозпредприятию или фермерскому хозяйству, улучшить экологию региона.

Сельскохозяйственные регионы, в которых располагаются фермерские хозяйства, сельскохозяйственные, перерабатывающие предприятия и, предприятия технического сервиса, характеризуются широким диапазоном объёмов образования полимерных отходов. Как показывают данные исследований [8], сельские населенные пункты генерируют небольшое количество полимерных отходов: до 20 тонн в год. Районные центры генерируют от 250 до 800 тонн в год.

Возникает альтернатива переработки отходов на месте их образования или сбора и транспортировки на специализированные предприятия. Переработка на специализированных предприятиях даёт возможность использовать прогрессивные технологии, снижать себестоимость продукции, повышать её качество. Переработка отходов на месте их образования существенно снижает транспортные затраты, увеличивает занятость сельского населения.

В технологии переработки отработанных полимерных изделий можно выделить три специализированных технологических модуля.

Технологический модуль сбора отработанных полимерных изделий включает в себя часть территории сервисного или другого сельскохозяйственного предприятия, емкости, контейнеры, мягкую тару для накопления и хранения вторичных полимерных материалов, лёгкие транспортные средства для доставки отработанных полимерных изделий из близлежащих населённых пунктов или сельскохозяйственных предприятий.

Технологический модуль первичной переработки полимерных отходов должен обеспечить качественную первичную подготовку вторичных полимерных материалов к производству изделий хозяйственного назначения. Материал дожжен быть отмыт, отсортирован по видам, маркам, цвету и т.д. в соответствии с техническими условиями, измельчен до фрагментов заданной величины.

Особенности предлагаемой технологии утилизации полимерных отходов АПК

Сельскохозяйственные регионы, в которых располагаются фермерские хозяйства, сельскохозяйственные, перерабатывающие предприятия и, предприятия технического сервиса, характеризуются широким диапазоном объёмов образования полимерных отходов. Как показывают данные исследований [8], сельские населенные пункты генерируют небольшое количество полимерных отходов: до 20 тонн в год. Районные центры генерируют от 250 до 800 тонн в год.

Возникает альтернатива переработки отходов на месте их образования или сбора и транспортировки на специализированные предприятия. Переработка на специализированных предприятиях даёт возможность использовать прогрессивные технологии, снижать себестоимость продукции, повышать её качество.

Переработка отходов на месте их образования существенно снижает транспортные затраты, увеличивает занятость сельского населения.

В технологии переработки отработанных полимерных изделий можно выделить три специализированных технологических модуля.

Технологический модуль сбора отработанных полимерных изделий включает в себя часть территории сервисного или другого сельскохозяйственного предприятия, емкости, контейнеры, мягкую тару для накопления и хранения вторичных полимерных материалов, лёгкие транспортные средства для доставки отработанных полимерных изделий из близлежащих населённых пунктов или сельскохозяйственных предприятий.

Технологический модуль первичной переработки полимерных отходов должен обеспечить качественную первичную подготовку вторичных полимерных материалов к производству изделий хозяйственного назначения. Материал дожжен быть отмыт, отсортирован по видам, маркам, цвету и т.д. в соответствии с техническими условиями, измельчен до фрагментов заданной величины.

Технологический модуль изготовления готовой продукции должен выполнить переработку подготовленного вторичного сырья в изделия хозяйственного назначения.

Технологии сбора и переработки отслуживших полимерных изделий, а также технологическое оборудование должны быть приспособлены к условиям агропромышленного комплекса.

Сбор пластмассовых отходов предприятий технического сервиса, других сельскохозяйственных предприятий и отходов потребления домохозяйств может осуществляться с предварительной сортировкой отходов на местах сбора или без сортировки. В обоих случаях сырье затаривается и доставляется на пункт первичной переработки.

Основные стадии первичной переработки отходов полимеров следующие:

1. Ручная сортировка по форме изделий, по цвету, марке, габаритам, по видам пластмасс. Сортировку производят, с использованием механизированных сортировальных комплексов, а при малых объемах сбора вручную на столах. При этом может проводиться экспресс-анализ материала.

2. Предварительное дробление габаритных изделий (твердые толстостенные отходы – бамперы, ящики, бочки, канистры т.п.). Для предварительного измельчения используют циркулярные пилы, механические ножницы.

3. Мойка. Для сельских предприятий, обрабатывающих малые объемы полимерных отходов, используют ванны или стиральные машины. Также возможно использование сухой очистки.

4. Измельчение. Производительность измельчительного устройства определяется не только его конструкцией, числом и длиной ножей, частотой вращения ротора, но и видом отходов.

5. Затаривание и отгрузка на технологический модуль готовых изделий или специализированные перерабатывающие предприятия. Названные стадии переработки осуществляются первым и вторым технологическими модулями. Состав этих модулей, их порядок работы, параметрический ряд оборудования достаточно разработаны в трудах Астанина В.К, [27] Титовой И.В. [8] Пухова Е.В. Технологический модуль изготовления готовых изделий требует дополнительной проработки.

Нами была подана заявка на изобретение, на которую пришло положительное решение о формальной экспертизе заявки, заявка № 2017105913/05 Операции технологического процесса: 1. Заполнение бункеров полимерным агломератом; 2. Сушка песка СЗ-100С; 3. Подбор модификаторов; 4. Дозирование и транспортировка сырья (сыпучего материала) по транспортеру; 5. Заполнение смесителя компонентами сырья; 6. Смешивание сырья и нагрев; 7. Выбор режимов прессования; 8. Загрузка поршневого экструдера; 9. Прессование изделий; 10. Охлаждение изделий; 11. Нарезка на ленточной пиле; 12. Фасовка; 13. Упаковка изделий.

Экономически эффективная, производительная технология переработки полимерных отходов с получением готового продукта позволит решить проблему рециклинга, вернуть в народное хозяйство ценные продукты – вторичные полимеры, а также решить социальные задачи по созданию рабочих мест в системе сбора и при правильной организации работы получить достаточно заметные прибыли.