Анотація до роботи:

Антонюк С.І. Обґрунтування технології компаундування твердих вуглецевих відходів для екологічно чистої термічної переробки у камерних печах.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 21.06.01 – Екологічна безпека. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2004.

Розроблений процес створення із твердих вуглецевих промислових і побутових відходів сумішей із заданими властивостями для наступної термолізної переробки у камерних печах.

Експериментально визначено вплив вологості, в’яжучого (кислої смолки), нагрівання, стадійності пресування, а також пружних компонент суміші відходів на процес ущільнення. Вперше одержано в промисловій камерній печі тверде паливо із суміші шламів вуглезбагачення і твердих побутових відходів і визначено його фізико-механічні і фізико-хімічні властивості. Встановлено вплив вологості і тиску ущільнення відходів на щільність і міцність палива. Розроблена математична модель склад-властивість і визначено вплив складу суміші відходів на її щільність і фізико-механічні характеристики одержаного палива. Показано можливості забезпечення техногенної безпеки термолізу відходів відносно утворення діоксинів. Розроблено технологічну схему компаундування з тристадійним ущільненням відходів і подано рекомендації щодо вибору обладнання для її здійснення.

1. Одержано експериментальне підтвердження ефективності застосування компаундування різних за складом сумішей твердих вуглецевих промислових і побутових відходів, що дозволяє здійснити керування властивостями сировини і одержати тверде термолізне паливо із цих сумішей.

2. Описано процеси ущільнення багатокомпонентних сумішей промислових і побутових відходів різних складів і показано вплив в’яжучого (кислої смолки чи води), пружних компонентів і нагрівання суміші на компресійні характеристики.

3. Уперше у діючих коксових печах із різних компаунд-сумішей промпобутвідходів із зольністю 35-39 %, виходом летючих 33-48 % і сірчистістю 1,7-2,3 % одержано тверде термолізне паливо із наступними показниками: зольність 46-52%, вихід летючих 2,3-2,4 %, сірчистість 0,58-0,92 %, теплота згоряння 16,2-16,5 МДж/кг при об’ємній щільності 550-890 кг/м³, границях міцності на стиск 150-525 кПа і на розтяг 35-85 кПа.

4. Із використанням розробленої математичної моделі склад-властивість встановлено вплив складу суміші промпобутвідходів на їх об’ємну щільність, міцнісні і щільнісні характеристики одержуваного палива і обґрунтовано раціональний вміст основних компонентів в компаунд-суміші у границях: шлам вуглезбагачення 61,2-74,3 %, харчові відходи 10,7-23,0 %, макулатура 9,2-15,0 %, ПЭТ-тара і пластмаса 0,75-5,8 %.

5. Експериментально встановлено вплив вологості компаунд-суміші в діапазоні 15-30 % і тиску попереднього ущільнення – 5-25 МПа на її об’ємну щільність, міцнісні характеристики і об’ємну щільність твердого термолізного палива і знайдено раціональні значення вологості – 17-21 % і тиску пресування – 12-20 МПа компаунд-сумішей, які дозволяють одержати щільність сирих формовок – 850-1000 кг/м³ і тверде термолізне паливо із заданими фізико-механічними і технологічними характеристиками. Додаток кислої смолки, нагрітої до 70-80 ^оС, у кількості 7-8 %, і нагрівання суміші у процесі змішування до 70 ^оС сприяє поліпшенню щільнісних і міцнісних характеристик сирих формовок і одержаного палива.

6. Доведено, що анізотропна шарувата структура, яка утворюється під час пресування компаунд-сумішей, зберігається і після їх тривалої термічної обробки при температурах 850-1050 ^оС, у результаті чого одержане паливо має крихкі властивості. Збільшення міцності твердого термолізного палива можна досягти підвищенням тиску ущільнення компаунд-суміші і вмісту шламу вуглезбагачення.

7. Визначено технічні і технологічні можливості зменшення техногенної небезпеки термолізної переробки твердих вуглецевих промпобутвідходів у відношенні зниження утворення і виділення діоксинів.

8. Експериментально обґрунтована схема процесу компаундування із застосуванням кількох стадій ущільнення відходів, подано рекомендації щодо вибору техніки для його здійснення і розроблено технічні рішення для цієї стадії.