7.2 Утилізація, регенерація та рекуперація відходів.

Для відходів, які можуть використовуватись, головним є вилучення з них цінних компонентів та повернення цих компонентів на повторне використання. В цьому випадку застосовують методи регенерації та рекуперації.

Регенерація – це процеси, які передбачають вилучення з первинних відходів технологічного процесу залишкових сировинних матеріалів і відновлення їх первинних властивостей з метою повторного використання в цьому ж процесі.

Методи регенерації різноманітні. Вибір їх визначається фізико-хімічними властивостями компонентів, якісним і кількісним складом сировини. Основними методами є: термічні (η=0,7-0,9); іонообмінні (η=0,95-0,99); електрохімічні (η=0,9-0,99).

Рекуперація – це процеси виділення з рідких, газоподібних і твердих відходів цінних компонентів чи потоків відходів в цілому на різних стадіях виробництва.

Тобто, рекуперація в основному передбачає тільки фазові переходи речовини. Методи рекуперації: конденсація (η=0,6-0,9); абсорбція (η=0,9-0,96); адсорбція (η до 0,998).

Ступінь регенерації (рекуперації):

R=(1– (x+y)/m)100, %

де х, у – втрати речовини в системі регенерації (рекуперації); m - кількість речовини.

Утилізація твердих відходів різного походження на сьогоднішній день в основному передбачає термічні методи.

Переробка відходів у високотемпературній шахті. Оскільки доменні печі можуть працювати тільки на дорогому коксі, то для переробки відходів їх необхідно реконструювати. Доменні печі оснащуються повітряними фурмами (3 – 5 шт.), що подають в піч гаряче повітря на рівні рідкої металевої ванни, тобто декілька вище звичайного. Це дозволяє значно підвищити температуру рідких продуктів в печі (на 200 – 300 ⁰С), дозволяє вводити в шихту певну кількість вугілля (замість коксу) і перетворює звичайну доменну піч у високотемпературну шахтну піч.

Переробка відходів на основі спалювання в розплаві шлаку, що барботується. Суть технологічного процесу полягає у високотемпературному розкладанні компонентів робочої маси в шарі шлакового розплаву, що барботується, при температурі 1250 – 1400 ^оС і витримці їх протягом 2 – 3 секунд, що забезпечує повне розкладання всіх складних органічних сполук (зокрема дибензодиоксинов і дибензофуранов) до простих компонентів.

Високотемпературна переробка відходів в електротермічному реакторі. Високотемпературна переробка твердих відходів – це єдина гарантія знищення найнебезпечніших біологічних, біохімічних, хімічних продуктів і супертоксикантів – діоксину і діоксиноподібних речовин.

Суть технології полягає в електротермічному нагріві маси реактора до температури від З00 до 2000 ⁰С, з подачею в зону реактора твердих відходів і води. У перспективі можливе створення промислової установки для ліквідації таких відходів.

Вогняна регенерація. В основу цього методу покладений процес високотемпературного розкладання і окислення токсичних компонентів відходів з утворенням практично нетоксичних або малотоксичних димових газів і золи. З використанням даного методу можливе отримання цінних продуктів: вибілюючої землі, активованого вугілля, сода і ін. матеріалів. Залежно від хімічного складу відходів димові гази можуть містити SO_Х, P, N₂, H₂SO₄, HCl, солі лужних і лужноземельних елементів, інертні гази.

Піроліз промислових відходів. Існує два різні типи піролізу токсичних промислових відходів.

Окислювальний піроліз – процес термічного розкладання промислових відходів при їх частковому спалюванні або безпосередньому контакті з продуктами згорання палива. Даний метод застосовний для знешкодження багатьох відходів, зокрема «незручних» для спалювання або газифікації: в'язких, пастоподібних відходів, вологих опадів, пластмас, шламів з великим вмістом золи, забруднену мазутом, маслами і іншими з'єднаннями землю, відходів, що сильно порошать. Окрім цього, окислювальному піролізу можуть піддаватися відходи, що містять метали і їх солі, які плавляться і спалахують при нормальних температурах спалювання, відпрацьовані шини, кабелі в подрібненому стані, автомобільний скрап і ін.

Сухий піроліз. Сухий піроліз – процес термічного розкладання без доступу кисню. В результаті утворюється піролізний газ з високою теплотою згорання, рідкий продукт і твердий вуглецевий залишок.

Залежно від температури, при якій протікає піроліз, розрізняється:

1. Низькотемпературний піроліз (450 – 550 °С). Для даного виду піролізу характерні максимальний вихід рідких і твердих (напівкокс) залишків і мінімальний вихід піролізного газу з максимальною теплотою згорання. Метод підходить для отримання первинної смоли – цінного рідкого палива, і для переробки некондиційного каучуку в мономери, що є сировиною для вторинного створення каучуку. Напівкокс можна використовувати як енергетичне і побутове паливо.

2. Середньотемпературний піроліз (до 800 °С) дає вихід більшої кількості газу з меншою теплотою згорання і меншої кількості рідкого залишку і коксу.

3. Високотемпературний піроліз (900 - 1050° З). Тут спостерігається мінімальний вихід рідких і твердих продуктів і максимальне вироблення газу з мінімальною теплотою згорання – високоякісного пального, придатного для далеких транспортувань. В результаті зменшується кількість смоли і вміст в ній цінних легких фракцій.