Важнейшей задачей промышленной экологии является решение проблемы утилизации твердых отходов, особенно бытовых. Это позволит не только уменьшить нагрузку на биосферу, но и получить дополнительный источник продукции (при рециклизации и переработке отходов) или энергии.
Угроза загрязнения окружающей среды может быть снижена за счет максимального использования в производственном процессе отходов, чтобы они были способны снова включиться в циркуляцию вещества в природе. Эта общеэкологическая точка зрения, высказанная еще В. И. Вернадским, должна стать основным подходом при решении проблем использования любых отходов вместо их ликвидации (сжигание, захоронение). Естественно, такой подход должен быть положен и в основу решения проблемы переработки текстильных отходов.
В промышленно развитых странах твердые бытовые отходы (ТБО) образуются в значительных количествах, а ежегодный прирост ТБО составляет не менее 3%, а в некоторых странах — до 10%. В ряде стран образование ТБО возросло до 0,6–0,75 т, а в урбанизованных районах — до 1 т на человека в год. Для России этот показатель в среднем не превышает 0,25–0,3 т (1,35–1,5 м3) на человека в год, причем наблюдаемая тенденция роста образования отходов (2–6% ежегодно) в 3 раза превышает темпы роста населения. В городах и поселках России ежегодно образуется 130 млн. м3 (26 млн. т) ТБО. На территории Москвы ежегодно «оседает» около 6% всего объема образуемых ТБО.
По своему составу ТБО неоднородны и содержат макулатуру, черные и цветные металлы, пищевые отходы, пластмассу, стекло, текстиль.
После стадии обеспыливания проводят сортировку текстильных отходов, в основном бытового потребления — для удаления нетекстильных элементов изделий (застежек, кнопок, молний и др. элементов фурнитуры). Обычно сортировку осуществляют вручную с применением малой механизации: сортировочных столов, оборудованных дисковыми и ленточными ножами. Обязательная при переработке текстильных отходов трудоемкая стадия ручной сортировки и ручного удаления текстильной фурнитуры из первоначальной массы отходов, по-видимому, является основной причиной отсутствия в мировой практике налаженной системы переработки текстильных бытовых отходов. Лишь в некоторых странах практикуется сбор у населения отходов по сортам (макулатура, тряпье, стеклотара и др.), чем предотвращается попадание в ТБО ценных текстильных компонентов, которые могут быть переработаны и использованы повторно.
Относительные успехи в сборе вторсырья порождают иллюзию, что этим методом вообще можно решить проблему ТБО. Вместе с тем, многочисленные эксперименты как у нас в стране, так и за рубежом, по селективному сбору компонентов ТБО у населения показали нерентабельность сортировки всех ТБО на месте их образования в бытовых условиях (слабая активность населения, большие трудозатраты, невозможность повсеместного внедрения) и невозможность решения этим методом проблемы ТБО, общее количество которых ежегодно возрастает по крайней мере на 3–4%.
Из-за огромного количества ТБО проблема не может быть решена непромышленными методами. Тем не менее, сбор у населения отсортированного, незагрязненного вторичного сырья не противоречит промышленной переработке ТБО, а должен рассматриваться как составная часть в решении комплексной проблемы твердых бытовых отходов. В особенности это касается текстильного вторсырья, так как при анализе извлекаемых компонентов на 31 заводе по переработке ТБО, расположенных в основном в Европе, текстильная составляющая не значится, а извлекаемыми компонентами являются макулатура, лом черных металлов, стекло, полимеры. Только на заводе по переработке ТБО, расположенном в Донкастере (Великобритания) производительностью 320 т/сутки по ТБО в качестве одного из извлекаемых компонентов значится текстиль. Еще на одном заводе в ФРГ производительностью 50 т/час по ТБО осуществляется ручная сортировка текстиля. В остальных случаях текстильный компонент вместе с другими неизвлекаемыми компонентами попадает в топливные брикеты и направляется на сжигание.
Стирка загрязненного вторичного текстильного сырья используется для удаления грязи. Обычно для этой цели применяют стиральные машины периодического действия (СМО-100 и ПК-53А). Однако с помощью стирки обычно не удаляются полностью такие загрязнители, как масло, краска, органические вещества, нерастворимые в воде. Поэтому технологический процесс подготовки текстильных материалов к разволокнению должен обязательно включать химическую чистку.
Химическая чистка сильно загрязненных и засаленных текстильных материалов проводится органическими растворителями на машинах КХ-007 и КХ-012. Предварительно отходы обрабатывают в высококонцентрированном растворе щелочи, а затем после отжима — органическим растворителем. Для удаления масла с текстильных отходов используют эмульсию перхлорэтилена (или трихлорэтилена) в воде, нагретую до 40–50С.
Очищенные текстильные отходы далее перерабатывают на специальных текстильных линиях (фирм «Трютцшлер», «Лярош» и др.) с применением в качестве основных операций резки, замасливания и разволокнения.
Резку проводят обычно с применением гильотинных или более современных ротационных резальных машин для получения волокон оптимальной длины.
Замасливание текстильных отходов проводится с целью облегчения важнейшей и заключительной операции — разволокнения. В зависимости от состава и вида отходов применяют различные замасливатели, количество которых может достигать 10% от массы отходов. Текстильные отходы из синтетических материалов могут поступать на разволокнение без замасливания, но увлажненными. В качестве замасливателей используют поверхностно-активные вещества, например, оксиэтилированные синтетические кислоты (лауриновая, стеариновая, олеиновая), некоторые оксиэтилированные жирные спирты, сульфоэфиры высших жирных спиртов и ненасыщенных кислот. Применение минеральных масел для замасливания волокна нежелательно, так как они содержат неомыляемые компоненты, которые отрицательно влияют на процесс последующей отделки текстильных изделий.
Разволокнение замасленных отходов осуществляется на щипальных машинах, где и происходит превращение отходов во вторичное волокно, которое затем используется при выработке всевозможных текстильных материалов: тканей, трикотажа, ковровых покрытий, нетканых материалов и др. В последние годы созданы щипальные машины, позволяющие получить более высокую степень разволокнения отходов и уменьшить повреждение образующихся волокон. Перспективными технологиями разволокнения текстильных отходов являются процессы, основанные на использовании ультразвука, водяного пара и сжатого воздуха, которые существенно облегчают и ускоряют отделение волокон друг от друга. При этом разволокнение отходов происходит в щадящих условиях: не разрушается структура волокна и не снижается его прочность.
Вторичные или восстановленные волокна являются ценным сырьем для текстильной промышленности. Их используют как в «чистом» виде, т. е. без добавления первичного волокнистого сырья, так и в смеси с последним. Из восстановленного волокна получают аппаратную пряжу. Кроме того, минуя стадию прядения, из вторичных волокон изготавливают нетканые текстильные материалы различного назначения. Например, используемые в производстве линолеума, геотекстильных материалов, фильтров с большой плотностью, гидро- и электроизоляционных материалов, технических войлоков, тепло- и звукоизоляционных материалов, одеял, упаковочных материалов, подкладочных материалов для мебели и обуви, напольных покрытий с плотностью холста 200–400 г/м2.
При смешении восстановленного волокна с исходным первичным волокном получают сырье для производства высококачественной пряжи, идущей на производство всех видов текстильных материалов. Из него изготавливают и высококачественные нетканые материалы. Содержание вторичного волокна в смеси может достигать 80–90% в зависимости от назначения пряжи и материала.
Нетканые материалы, полученные из регенерированных волокон, обладают хорошими акустическими и механическими свойствами.
Геотекстильные материалы, изготовленные из регенерированных волокон, имеют плотность холста 250–850 г/м2 и предназначены для фильтрации и стабилизации насыпаемого на них грунта. Такие материалы используют при строительстве железных и автомобильных дорог, в борьбе с эрозией почвы, для укрепления берегов каналов, водохранилищ, пляжей, дамб, насыпей, при строительстве спортивных площадок, взлетно-посадочных полос аэродромов и для других целей. Срок службы материалов, изготовленных из синтетических волокон, — не менее 20 лет, поскольку такие волокна не подвержены гниению. Наиболее целесообразно применять полиэфирные и полипропиленовые волокна, полученные из отходов.
Технология получения нетканых полотен вязально-прошивного способа формирования с использованием отходов льняных волокон предложена в докладе на конференции «Текстильная химия–2000» в Иваново (авторы А. Коган и В. Буткевич).
Сущность технологии заключается в следующем. Предварительно подготовленные и отсортированные отходы льна (вытряска различных номеров) подаются на щипальную машину, где происходит процесс расщипывания и удаления костры, пыли, коротких и поврежденных волокон. Затем очищенная волокнистая масса смешивается на традиционной смесовой машине с предварительно подготовленными отходами волокон шерсти, а также химических волокон. Полученная смесь подвергается кардочесанию на аппарате Ч-22-Ш и формированию нетканого полотна вязально-прошивного способа на машине ВП-180. Физико-механические показатели нетканого полотна при вложении до 50% отходов льняного волокна практически не уступают показателям полушерстяного ватина и полностью соответствуют требованиям стандарта. Разрывная нагрузка у образцов с вложением отходов льна на 15% превышает базовую. При дальнейшем увеличении процентного вложения льняных отходов происходит снижение физико-механических показателей ватина, причем наблюдается параболическая зависимость. Кроме того, в изделии появляется характерная для льняных волокон жесткость и плотность. Нетканые полотна с вложением отходов льняного волокна могут быть получены и иглопробивным способом формирования. А. Коган и В. Буткевич утверждают, что вложение до 25% отходов льна позволяет получить нетканые полотна без существенной переналадки основного технологического оборудования.
Оригинальное решение для переработки отслуживших свой срок ваты и ватных изделий (одеял, подушек, телогреек и др.) предложено в работе В. Гальцова и С. Маркаряна («ЛегПромБизнес-Директор», № 9(10)’1999 г.). С помощью разработанного комплекта оборудования волокна ваты проходят разволокнение на грубом рыхлителе, окончательное разволокнение — на тонком разрыхлителе-очистителе. После этого их масса готова для повторного изготовления новых ватных изделий без ухудшения их качественных показателей и потребительских свойств. Происходит это следующим образом. Перерабатываемые ватные изделия, предварительно подвергшиеся санитарной обработке, вручную освобождаются от текстильных деталей и фурнитуры, равномерно, вручную укладываются на питающий транспортер грубого рыхлителя. Эта масса уплотняется, вводится в жало питающих валов и попадает в зону интенсивного рыхления. Затем разрыхленная волокнистая масса подхватывается воздушным потоком и по волокнопроводу подается в волокноотделитель тонкого рыхлителя-очистителя.
Далее воздушно-волокнистая масса перерабатывается в зависимости от ее дальнейшего применения. Так, для получения волокнистого слоя в виде холста, в частности, для производства мягкой мебели, после тонкого рыхлителя-очистителя она по воздуховоду отсасывается вентилятором и направляется в бункер, снабженный волокноотделителем и парой выпускных валов. Эти валы и выводят волокнистую массу из бункера в виде сплошного волокнистого слоя. Он направляется по лотку к накатному устройству, где скатывается в рулон на картонный патрон с разделением слоев с помощью ровницы.
Установка имеет массу не многим более 3 т, может быть размещена на площади 30 м2, производительность установки составляет 80-120 кг/ч по ватным отходам. Волокнистый слой, выпускаемый с установки, имеет ширину 800–1000 мм и плотность 1–1,5 кг/м2. Для получения матрацев, подушек и одеял воздушно-волокнистая масса из тонкого рыхлителя по воздуховоду отсасывается вентилятором через пневматический наполнитель наматрацников (короб специальной конструкции). Еще один вентилятор и специальные устройства обеспечивают отсос и фильтрацию запыленного воздуха из наполнителя и с поверхности наматрацника, тем самым равномерно распределяя в нем волокнистый материал. В зависимости от засоренности исходного продукта оборудование для переработки вторичного ватного сырья может быть выполнено в двух вариантах:
- для переработки наиболее засоренного продукта с использованием вторичного ватного сырья в смеси с отходами хлопкопрядильного производства;
- для переработки менее засоренного продукта с использованием только волокнистой массы из ватных изделий и в смеси с очищенным хлопковым волокном.
Использование этого оборудования позволит вовлечь в производство вторичные текстильные отходы и уменьшить потребность в импорте первичного волокнистого сырья. А также — удешевить производство и снизить цены на продукцию, изготовленную из вторичных отходов (матрацы, ватные одеяла, подушки и др.), на 30–50%, обеспечить экологическую безопасность и исключить загрязнение окружающей среды.
Переработка отходов текстильных материалов из синтетических волокон имеет принципиальное отличие от описанной выше технологии. Один из таких способов заключается в измельчении отходов и подаче их шнеком на специальный экструдер-гранулятор, где они расплавляются и очищаются от вспомогательных веществ, содержащихся в текстильном материале. Благодаря специальной конструкции экструдера в него одновременно с отходами подается первичный полимерный материал, который смешивается с расплавленными и очищенными отходами, что позволяет повысить свойства изготавливаемых гранул.
Другим нетрадиционным способом переработки отходов текстильных материалов из синтетических волокон является экстрагирование селективными растворителями полимерной части отходов, благодаря которому можно получать очищенный от всех примесей полимер. Технологический процесс регенерации синтетического полимера из текстильных отходов состоит из следующих стадий: измельчение отходов; растворение синтетических волокон; фильтрация раствора от нерастворимых примесей; высадка полимера из растворителя; сушка полимера; грануляция полимера.
Таким образом, современная промышленность располагает различными технологиями и оборудованием для переработки текстильных отходов. Окончательное решение о выборе того или иного способа переработки может быть принято после проведения технико-экономического анализа, позволяющего учесть все расходы, в том числе транспортные (на доставку отходов) и энергетические (на проведение процесса), а также наличие устойчивого спроса на продукцию из перерабатываемых отходов.
"В мире оборудования" №8 (13)/2001
Источник: www.recyclers.ru |
