Способ утилизации крупногабаритных изделий из высокопрочных органических пластиков

 

Сущность изобретения: осуществляют карбонизацию изделий из высокопрочных органических пластиков целиком со скоростью нагрева 1,5-3,0^oC/мин до 600-630^oC. Нагрев до 200^oС проводят со скоростью 10-15^oC/мин. Затем изделия охлаждают и отделяют неорганическую часть изделия от органической. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение касается утилизации, в частности термической обработки методом пиролиза крупногабаритных изделий (трубы, химические емкости, корпуса ракетных двигателей, другие элементы конструкций авиационной и ракетно-космической техники), изготовленных из высокопрочных органопластиковых материалов.

По истечении срока службы изделия из подобного материала подлежат уничтожению. Однако ввиду специфичности их свойств, в частности высокой прочности, уничтожение подобных изделий либо трудоемко (измельчение), либо экологически вредно (захоронение).

Известен способ утилизации твердых отходов, содержащих элементы из органических и неорганических материалов (Термические методы обезвреживания отходов./Под ред. К.К. Вогушевской Л. Химия, 1975), включающий измельчение отходов, разрезку на органическую и неорганическую фракции и сжигание органической фракции.

Недостатком такого способа являются большие затраты на измельчение и разрезку отходов, связанные с высокой прочностью и высокими адгезионными свойствами органических и неорганических материалов, а также полное уничтожение органической фракции без выхода какого-либо полезного продукта. Дымовые газы, образующиеся при сжигании отходов, загрязнены летучей золой и сажей, что вызывает необходимость их дополнительной очистки перед использованием в теплообменниках.

Наиболее близким к предлагаемому является способ утилизации органического материала (Международная заявка N 89/09809, PCT, C 10 B 53/02, 1989), в котором удаляют неорганические примеси от органического материала, сырье тонко измельчают, карбонизуют и охлаждают, в результате чего материал претерпевает деструкцию с образованием угольного порошка, древесного угля.

Недостатком описанного способа являются большие затраты на подготовку изделия к утилизации, связанные с измельчением высокопрочного материала (σ_В ≥2200 МПа). Высокая адгезия органических и неорганических элементов конструкции (металлические элементы, неорганические волокна),приводит к сложности их полного разделения. Часть пластика, являющегося ценным сырьем, удаляется при вырезке металлических закладных элементов или участков конструкции усиленных неорганическими волокнами.

Целью изобретения является снижение затрат на утилизацию крупногабаритных изделий из высокопрочных органопластиков.

Цель достигается тем, что в известном способе утилизации органического материала, включающем удаление неорганического материала от органического, измельчение, карбонизацию и охлаждение, удаление неорганического материала от органического и измельчение проводят после карбонизации и охлаждения всего изделия целиком, карбонизацию ведут со скоростью нагрева 1,5-3,0^oC/мин до температуры 600-630^oC, причем нагрев до 200^o проводят со скоростью 10-15^oC/мин.

Пример 1. На лабораторной установке проводили карбонизацию исходного материала, задавая два режима подъема температуры в камере нагрева (табл. 1).

Как видно из табл. 1, насыпная плотность карбонизата, являющаяся важной технической характеристикой материала, выше в первом режиме, при низкой скорости нагрева.

Пример 2. На лабораторной установке проводили карбонизацию исходного материала при различных конечных температурах карбонизации (табл.2).

Оптимальное содержание летучих в карбонизате, для его дальнейшего использования составляет около 5% поэтому видно, что конечная температура карбонизации должна быть 600-630^oC.

Пример 3. В лабораторной установке проводили карбонизацию исходного материала по двум режимам.

1. Равномерный нагрев со скоростью 1,5 3,0^oC/мин до температуры 600^oC.

2. Нагрев до 200^oC со скоростью 10-15^oC/мин, от 200 до 600^oС со скоростью 1,5-3,0^oC/мин (табл.3).

Как видно из табл. 3, насыпная плотность полученного карбонизата не изменилась, а время процесса карбонизации сократилось на 25% следовательно, возросла производительность процесса. Подъем температуры до 200^oC со скоростью выше 15 ^oC/мин экономически неэффективен, так как требует большой мощности нагревательных элементов.

Пример 4. На лабораторной установке проводили карбонизацию исходного материала по предложенному способу. Прочность исходного материала σ_B ≥ 2200 МПа, после карбонизации полученный материал имел прочность σ_B 10 МПа.

Технико-экономические преимущества предлагаемого решения по сравнению с прототипом выражаются в возможности снижения затрат на утилизацию широкого класса изделий из высокопрочных органопластиковых материалов, позволяет эффективно утилизировать трубы, химические емкости, корпуса ракетных двигателей, другие элементы конструкций авиационной и ракетно-космической техники с получением качественного продукта, используемого для производства углеродных сорбентов. Снижение затрат происходит за счет уменьшения расходов на измельчение изделий при снижении прочности карбонизата в сравнении с исходным материалом, а также большей производительности ввиду быстрого нагрева в диапазоне до 200^oC.

Формула изобретения

1. Способ утилизации крупногабаритных изделий из высокопрочных органических пластиков, включающий отделение неорганической части изделия от органической, измельчение, карбонизацию и охлаждение, отличающийся тем, что отделение неорганической части изделия от органической и измельчение осуществляют после карбонизации и охлаждения всего изделия целиком, причем карбонизацию ведут со скоростью нагрева 1,5 3,0^oС/мин до 600 - 630^oС.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев до 200^oС ведут со скоростью 10 15^oС/мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1