Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана
Энергомашиностроительный факультет
Кафедра экологии
и промышленной безопасности
Домашнее задание
по курсу «Ликвидация и переработка отходов»
«Переработка отходов
полиграфии»
Студент: Серёгина Ольга
Группа: Э9-111
Преподаватель: Смирнов С.Г.
2005 г
1. Общее состояние отрасли
Макулатура – основное сырье бумажной промышленности XXI века. Количество макулатуры в любой стране прямо зависит от уровня потребления бумаги на душу населения. В России этот показатель в настоящее время составляет около 35 кг, что в 8–10 раз ниже по сравнению с Германией и США. Несмотря на то, что с проблемой утилизации бумажных отходов пока сталкиваются только отдельные регионы России, не за горами то время, когда она может перерасти в общенациональную. Уже сейчас по оценкам специалистов в городских отходах, вывозимых на мусорные полигоны, около 40% приходится на макулатуру.
Оценивая общее состояние проблемы, следует отметить, что согласно данным Европейской конфедерации производителей бумаги (CEPI) с начала 90–х годов объемы переработки макулатуры в мире возросли более чем на 69%, в Европе – на 55%. При общих запасах макулатурной массы, оцениваемой в 230–260 млн. т, в 2000 году было собрано примерно 150 млн. т, а к 2005 году прогнозируется увеличение сбора до 190 млн. т. При этом средний мировой уровень потребления составит 48%. На этом фоне показатели по России более чем скромные. Суммарные ресурсы макулатуры составляют около 2 млн. т. Объем ее заготовки уменьшен по сравнению с 1980 годом с 1,6 до 1,2 млн. т.
Развитие технологий производства макулатурной массы должно осуществляться по экономически обоснованному принципу с совершенствованием всех циклов процесса сбора и переработки макулатуры. По мнению некоторых экспертов промышленно развитых стран, в настоящее время, с точки зрения экономики, целесообразно перерабатывать до 56% макулатурного сырья от общего количества макулатуры. В России может собираться около 35% этого сырья, тогда как остальная макулатура в основном в виде бытового мусора попадает на свалку, в связи с чем необходимо совершенствовать систему ее сбора и заготовки.
Современные технологии и оборудование для переработки макулатурной массы позволяют применять ее не только для выработки низкокачественной, но и высококачественной продукции. Получение высококачественной продукции предполагает наличие дополнительного оборудования и введение химических вспомогательных веществ для облагораживания массы. Эта тенденция ясно просматривается в описаниях зарубежных технологических линий.
Крупнейшими переработчиками макулатуры в России являются ОАО "Санкт–Петербургский КПК" (18% общего потребления макулатуры), ЗАО "Набережно–Челнинский КБК" (10,4%), Алексинская КФ (12,1%), ООО "Ступинский КПК", перерабатывающие более 100 тыс. т макулатуры в год каждый, от 20–50 т в год могут перерабатывать Балахнинский ЦКК(5,5%), Пермский ЦБК, Светогорский ЦБК, ОАО "Белые Берега", ОАО "Караваево", Остальные переработчики имеют мощности 20 тыс. т в год и менее.
2. Технология переработки
Макулатура является заменителем таких видов первичного сырья и полуфабрикатов как целлюлоза, древесная масса, бумажная масса.
Переработка макулатуры для использования в производстве бумаги и картона осуществляется по мокрой технологии двухступенчатой мокрой очистки и включает следующие операции:
1) роспуск макулатуры;
2) очистку макулатурной массы от посторонних примесей;
3) дороспуск макулатурной массы;
4) тонкую очистку макулатурной массы.
Роспуск макулатуры на волокна осуществляется в водной среде в гидроразбивателях
при концентрации 4-6%. Под действием гидромеханических усилий происходит
процесс измельчения макулатуры на кусочки и разделение на волокна.
Гидроразбиватели оснащены ситом с отверстиями (10-12 мм). Готовая суспензия
макулатурной массы проходит через отверстия сита и поступает на следующую
операцию. В гидроразбивателях происходит и отделение грубых включений из
макулатуры – тяжелые удаляются из специального грязесборника, а легкие – в виде
текстиля, и полимерных пленок удаляются либо в виде жгута постоянно, либо
периодически. Макулатурная масса после гидроразбивателя содержит как волокна,
так и нераспустившиеся кусочки макулатуры. Затем
макулатурная масса очищается от тяжелых и легких примесей. Очистка от тяжелых
примесей – песка, стекла, скрепок и т.д. осуществляется в очистителях
макулатуры, представляющих собой циклон. Тяжелые примеси осаждаются в
грязесборнике и периодически удаляются.
3. Продукция переработки
В 2002 году в России произведено более 40% картона для плоских слоев и бумаги для гофрирования и 10% остальных видов картона от общего объема изготовленной бумажной продукции, выпущенной из макулатуры. Производство гофрированного картона является самым крупным потребителем макулатуры, и основным ее компонентом являются старые картонные ящики и коробки.
Одним из решающих условий улучшения качества готовой продукции, в том числе прочностных показателей, является улучшение качества сырья: сортирование макулатуры по маркам и улучшение ее очистки от различных загрязнений. Возрастающая степень загрязненности вторичного сырья отрицательно влияет на качество продукции. Для повышения эффективности использования макулатуры необходимо соответствие ее качества виду выпускаемой продукции. Так, тарный картон, бумага для гофрирования должны вырабатываться с применением макулатуры преимущественно марок МС–4А, МС–5Б и МС–6Б по ГОСТ 10700, обеспечивающих достижение высоких показателей продукции. Создаваемый при этом резерв прочности обуславливает возможность дальнейшего увеличения содержания макулатуры в композиции при обеспечении физико–механических показателей на требуемом уровне.
Применение вторичного волокна взамен свежих древесных полуфабрикатов связано с определенными трудностями вследствие нестабильности состава макулатурной массы. Вторичная масса и составляющие ее фракции различаются между собой в основном средней длиной волокна и способностью образовывать связи между волокнами в бумаге.
4. Выводы и рекомендации
Для России, стремящейся к интеграции с мировой экономической системой, отношение к вторичному сырью должно быть однозначным – необходимо воссоздать систему заготовки и переработки вторичного сырья под законодательной и распорядительной опекой государства и правительства. Но это должна быть принципиально новая система вторичных ресурсов, способная работать в рыночных условиях хозяйствования, то есть без выделения средств из Федерального бюджета на эти цели. По экономическим условиям функционирования, такая система должна быть аналогична национальным системам, созданным в последние годы в странах Европейского Союза, но с учетом специфических условий России.
5. Новейшие исследования
аналитиков Соединенного Королевства
В Великобритании пятая часть старых газет и журналов заканчивает свое существование в графстве Кент, где находится крупнейшая в Европе фабрика по утилизации макулатуры, где ежегодно перерабатывается до 450 тысяч тонн старых газет и другой ненужной бумаги.
Технологический процесс включает в себя несколько этапов. Сначала макулатура измельчается с водой до получения однородной полужидкой массы, мылом и специальными растворителями из нее вымывается типографская краска. Затем из массы удаляются проволочные скобки, клей, частицы пластиков, минеральные частицы грязи. Очищенная масса наконец формируется в бумажную ленту, на которой снова можно печатать газеты. Лента бумаги шириной 9 метров выходит из машины со скоростью сто километров в час. Пять процентов газетной бумаги, используемой в Западной Европе, поступает с этой фабрики. В среднем полный цикл прохождения бумаги с фабрики в газетную типографию, на почту, к столу за завтраком, в мусорный контейнер и снова на фабрику занимает 14 дней.
Казалось бы, вторичное использование бумаги - самый экономный и безопасный метод. Однако Мэтью Лич, аналитик из Центра исследований технологии окружающей среды в Лондоне, опровергает устоявшееся мнение.
Лич проанализировал пять возможных способов утилизации бумажных отходов: переработка бумаги до качества первичной, переработка до второго сорта, сжигание с использованием получающейся энергии, компостирование и захоронение на свалке с улавливанием выделяющегося при гниении отходов метана. Он учитывал стоимость вторичного продукта (полученной чистой бумаги и электроэнергии, которую можно получить за счет сжигания макулатуры), а также ущерб, наносимый окружающей среде выделением различных отходов - углекислого газа, окислов серы и азота, загрязнением воды и так далее. Денежный эквивалент (стоимость) всех этих продуктов Лич прибавил или вычел из стоимости каждого способа. Сделать это было не так-то просто, так как, например, каждый килограмм выделяемого в атмосферу углекислого газа, по расчетам разных специалистов, наносит ущерб от 1 до 50 долларов.
В целом вывод Лича таков: выгоднее всего макулатуру сжигать, во всяком случае в условиях Англии. Во-первых, при этом за счет горящей бумаги можно получать электроэнергию. Во-вторых, переработка макулатуры в чистую бумагу требует огромного количества энергии и загрязняет окружающую среду. Особенно это относится к сбору и доставке макулатуры. Например, грузовики с макулатурой, доставляемой со всей страны на фабрику в Кенте, за год проходят по Англии в сумме более четырех миллионов километров! При этом они выбрасывают в атмосферу более 5800 тонн углекислого газа. Кроме того, процесс переработки очень энергоемок. В 1996 году фабрика при всех мерах по экономии энергии потратила 4000 тонн жидкого топлива и 5,7 триллиона мегаджоулей энергии газа. Особенно много энергии требует процесс отмывания типографской краски, вдобавок дающий очень ядовитый остаток, полный тяжелых металлов.
Сжигание бумаги, напротив, генерирует энергию. Так, мусоросжигательный завод на севере Лондона дает столько же электроэнергии, сколько 20-мегаваттная электростанция. Многие подобные заводы, особенно в Скандинавии, поставляют тепло от сжигания мусора в соседние жилые дома, офисы или на фабрики. Этот метод требует и меньше затрат на перевозку, поскольку такие заводы обычно строят вблизи городов.
Конечно, мусоросжигатели выбрасывают в воздух тот же углекислый газ. Но, по подсчетам Лича, если вместо каждого срубленного дерева будет посажено новое, оно при своем росте поглотит этот лишний газ. Да, общая площадь лесов в мире сокращается. Но только не в четырех странах, являющихся основными поставщиками бумаги, - в Канаде, Финляндии, Швеции и США. Во всех этих странах площадь лесов сейчас увеличивается. Так, в Финляндии ежегодный прирост древесины на корню составляет 85 миллионов кубометров, а потребление и естественные потери - лишь 55 миллионов.
Для изготовления из древесины новой бумаги требуется примерно на четверть больше энергии, чем для вторичного использования макулатуры. Но, во-первых, многие скандинавские бумажные фабрики переходят с ископаемого топлива на стружку, кору и прочие отходы переработки древесины. Во-вторых, по расчетам Лича, эта энергия с лихвой экономится за счет производства электроэнергии из мусора.
Правда, аналитик видит один плюс в переработке ненужной бумаги: возникает положительный психологический эффект - как же, экономим! Однако экономия, по всему видно, выходит плюшкинская.
Содержание
1. Общее состояние отрасли 2
2. Технология переработки 2
3. Продукция переработки 3
4. Выводы и рекомендации 3
5. Новейшие исследования аналитиков Соединенного Королевства 3
Список использованных источников
1. Он-лайн версия научно-популярного журнала «Наука и жизнь» - обзор иностранных публикаций - http://nauka.relis.ru/21/9804/21804030.htm;
2. Устойчивое развитие – вторичное сырье - http://ust-razvitie.narod.ru/Mterials.htm;
3. Сайт конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» - http://waste.com.ua/cooperation/2005/theses/tachtuiev.html.