A hulladékok komplex hasznosításával kapcsolatos kutatások

Átírás

1 XIX. Nemzetközi Köztisztasági Szakmai Fórum és Kiállítás Szombathely, április A hulladékok komplex hasznosításával kapcsolatos kutatások Prof. Dr. CSŐKE BARNABÁS egyetemi tanár, intézetigazgató Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

2 A magyar hulladékgazdálkodás fő hiányossága: 1) Mennyiség: kevés a feldolgozó üzem 2) Komplex szemlélet és feldolgozás Miskolci Egyetem 2

3 1) M ennyiségi hiányosságok A hulladékkezelő művek száma és kapacitása Ausztriában Berendezéstípusok Darab Fizikai-kémiai hulladékkezelő művek és speciális feldolgozó üzemek (főként fizikai előkészítőművek, mint pl. elhasznált autó, hűtőszekrény, háztartási és TŐKESZEGÉNYSÉG! elektronikai eszközök, valamint az ólom akkumulátor, nehézfémtartalmú iszapok, stb. feldolgozó üzemei) 148 Építési törmelék feldolgozó előkészítő üzemek, ill. berendezések 160 Termikus hulladékkezelő üzemek Biohulladék komposztálóművek Válogatóüzem 98 [Forrás: Umweltbundesamt,Anlagendatenbank,1998] Miskolci Egyetem 3 3

4 2) K omplexitás hiánya 2.1) A hulladék maradéktalan feldolgozása: mindig van valamilyen maradékanyag, ami gyakran veszélyes, és le kell rakni. 2.2) Ritka a hulladékfajták egymással való összefüggésben történő vizsgálata és hasznosítása. 2.3) Egysíkúság a technológiai kialakításában: ami abban is megnyilvánul, hogy kritikátlanul átveszünk külföldi megoldásokat, vagy rugalmatlan rendszert alakítunk ki.

5 Törekvéseink: 1) Legyen hazai megoldás (alkalmazkodik a hazai viszonyokhoz, hiszen gyakran a kiindulás, a hulladék összetétele is eltérő) 2) Hazai eszközfejlesztés, ill. eszközök hazai gyártása (olcsóbb, foglalkoztatás növelő) 3) Egy-egy létrehozott eszközrendszert többoldalúan lehessen használni

6 Mindez kutató-fejlesztő munkát igényel Példák: 1) Elektronikai hulladékok és roncsautó feldolgozása Kisháztartási eszközök Maradékanyagok hasznosítása Képcső-hasznosítás Újszerű technológiai megoldások 2) Pernye-kötőanyag kifejlesztése Útépítési, építési hasznosítási lehetőségek Összefüggés az építési hulladékokkal

7 3) Szilárd települési hulladék A maradékanyag komplex energetikai hasznosításának kutatása 4) Plazma-technológia technológia alkalmazás - rugalmas, sokoldalú, környezetbarát technológia

8 Elhasznált háztartási elektromos és elektronikai kisgépek mechanikai technológiai feldolgozó rendszerének kifejlesztése ( ) GVOP / 3.0 Konzorciumi tagok: DEPÓNIA Kft. (koordinátor szervezet) Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány SZÉKOM Székesfehérvári Kommunális Rt.

9

10 Háztartási kisgépek összetétele Alkotó Robotgép, mixer % Hajszárító % Kávéfőző % Kenyérpirító Vasaló % % Szendvicssütő % Porszív ó % Olajsütő % Rézkábel 9,46 23,87 7,22 10,26 8,37 5,86 4,69 5,88 Al kábel 1,90 1,61 1,60 Csavar 1,11 1,26 1,64 1,74 0,82 1,06 0,75 0,51 2,16 20,9 0,04 1,72 15,85 1,28 6,76 38,06 13,1 17,86 43,97 42,86 13,20 18,11 45,9 Réz 7,45 2,45 1,29 0,57 0,62 0,22 3,41 0,32 Vas+réz (motor) 5,09 1,01 2,87 0,66 8,32 Kerámia+réz 0,16 Egyéb fém 2,76 0,18 0,27 0,29 5,97 0,03 3,41 66,25 43,77 53,66 57,24 56,28 42,16 36,59 62,78 0,67 1,38 0,38 0,26 30,83 49,70 46,11 41,94 34,55 57,33 62,22 34,80 Kondenzátorok és egyéb veszélyes 0,98 0,32 0,47 0,01 Egyéb 1,27 6,21 0,22 0,36 7,79 0,51 0,80 2,16 Al Fe és vasfémek Fémek összesen Nyomtatott áramkör Műanyag és gumi összesen

11 Elektronikai hulladékok feldolgozása: kisháztartási eszközök F (x) [%] 60 Vasaló Hajszárító Kézimixer Szendvicssütõ Kenyérpirító Előtörés forgótárcsás nyíróaprítógéppel Feltártság < 70 % v [m/s] Veszélyes alkatrészek kézzel kiválogathatók a töretből

12 F(x) [%] 60 Vasaló Hajszárító Kézimixer Szendvicssütõ Kenyérpirító X [mm] Törés kalapácsos törővel Feltártság % 15 20

13 MIXER KIHOZATALI GÖRBÉI k[ %] kihozatal [%] Al.610 Mûany.610 Al.1016 Mûany.1016 Al.1620 Al610 Mûany v [m/s] Feladás Silo Mûanyag610 Al Mûanyag1620 Levegő Szétválasztó tér légsebesség[m/s] Vasaló-őrlemény szeparálása Mixer-őrlemény szeparálásalégáramban légáramban Cellás adagoló Felsőtermék Silo Ventilátor Alsótermék

14 12-20 mm kihozatal Al hajszárító Mûanyag hajsz. Al kenyérp. Mûanyag kenyérp. Al szendvicssütõ Mûanyag szendv.s v Hajszárító Kenyérpirító Szendvics sütő

15 Kisgépek, előaprított kisgépek Szitafrakció (6-12 mm, ill mm) Aprítás: kalapácsos (shredder) aprítógéppel Adagolás < 20 mm Mágneses szeparálás Fe Szeparálás légáramkészülékkel Válogatás Veszélyes alkatrészek, homogén nagyobb darabok, kábel gyapot Műanyagban dús termék Szitálás < 6 mm mm 6-12 mm Nemvas -fémek I. technológiai modul II. technológiai modul

16 Kábel, műanyag egyéb fémtartalmú anyag Kábel, fémes finomfrakció (<3.6 mm) Adagolás Aprítás: vágómalommal < 3 5 mm III. technológiai modul Szeparálás légszérrel Cu és más nemvasfémek Műanyag-dús termék IV. technológiai modul

17 Baja Fémtartalom kg/h 150 kg/h - Nemvas-fémek > % - Fe: > 90 % Fémkihozatal: - Nemvas-fémek % - Fe: > 95 % 150 kg/h Kábel: < 0,8 mm - Cu-tartalom: 90 % - Cu-kihozatal: % kg/h

18 Roncsautók és elektronikai hulladékok szerves anyagainak hasznosítására szolgáló technológiák fejlesztése a jövőbeli deponálás elkerülésére ( ) TECH_08-A4-RECYTECH Konzorciumi tagok: ALCUFER Kft. (konzorciumvezető) ME Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet BME Gépjárművek Tanszék, Polimertechnika Tanszék Powerenergy Kft. Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány E-ELEKTRA Zrt.

19 Az autó szerkezeti anyagai AUDI 80 64,9 % vas 64,8 % műanyag Al, Cu, Pb egyéb 12,1 % 11,2 % 11.9 %

20 Részegység-összetétel. Részegység/ anyag Elhasznált Előkezelés Shredderezésre autó során kinyert kerül Tömeg [kg/szgk] Folyadékok 20,33 Hajtómű 14 Kis részegységek összesen Anyagok öszesen 94,95 52,45 42,25 147,80 52,00 95,80 Maradék karosszéria Összesen 58 29,00 551,00 983,08 163,78 829,30 Előkezelés és shredderezés aránya [%] 10 15,6 84,4 Prof.Dr.Csőke Barnabás 20,33 14 Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszék

21 Autó-hulladék száraz előkészítése (Lindemann Maschinenfabrik GmbH)

22 Autó-shredderezés anyagmérlege Termlék elnevezés Tömeg [kg/szgk] Tömegarány [%] Tömeg a shredderezés előtt Fe-termék Nemvas-fém termék Shredderüzemi maradék

23 Autó-shredderezés (könnyű) maradékainak összetétele Paraméter Egység Shredderezési maradványok Könnyűtermék Nemvas-fém maradék Nedvességtartalom % 5,3 3,2 C % 38,1 54,0 kj/kg % 1,7 2,1 g/kg 28,1 (2,81 %) 39,4 (3,94 %) Fűtőérték Cl Nehézfémek (Cu, Pb, Cr, Cd, Zn Hg, Ni etc.)

24 FELADATOK 1) Eljárástechnikai alapvizsgálatok (anyagvizsgálatok) 2) Félüzemi szeparációs kísérleti vizsgálatok: a) Repetitív szeparálás b) Kombinatív szeparálás c) Új eljárás kifejlesztése: MHS 3) Műanyag anyagában való hasznosítását szolgáló vizsgálatok (Poliolefinek) 4) Műanyag termikus úton való hasznosítását szolgáló vizsgálatok: pirolízis olaj előállítása 5) Üzemi technológia és berendezés tervezése, megvalósíthatósági tanulmány

25 Légszér L - Légáram A - feladott anyag K - könnyű termék N - nehéz termék 1- lökő-rudazat 2 Rúgó 3 Ventilátor 4 szemipermeábilis asztal Dalmijn-Handbook of Recycling A N K K Kt N

26 10.ábra. Aeroszuszpenziós készülék Feladás Közeg cirkuláció Nehéz közeg Úszó termék (Al) Leülepedett szemcsék (Hematit) Nehéz közeg Levegő Levegő (Cu, Zn) Levegő Aprított roncsautó 4-16 mm frakciója

27 Fg Magneto-hidrosztatikus jelenség

28 Gép-jellemzők Gyártó Kapacitás, kg/h (max) USA NASA JAPÁN Buerau of Mines Hitachi Uni Tohoku ,6-80 0, ,0 9,0 5,6 10,8 - Szélesség, mm Hosszúság, mm Magasság, mm Szemcseméret, mm Sűrűség, kg/dm3 Munkatér mérete M. Indukció, ka/m 270 Perm.m.

29 Katódsugaras képernyőkből származó ólomtartalmú üveghulladék építőipari hasznosítása ( ) TECH_08-A4-CRTGLASS Konzorciumi tagok: Electro-Recycling Group Kft. (Budapest) Electro-Coord Magyarország Kht. (Bp.) Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvány (Miskolc) ME Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Budapesti M Egyetem Építőanyagok tanszék

30 Feladás Üvegcserép Dolomit < 100 mm Előtörés röpítő-törővel Na-Bentonit (száraz) Komponensek együttőrlés golyósmalomban Őrlemény Üvegőrlemény: cm2/g Dolomitőrlermény:: <10-100µm Na-Bentonit: <10-100µm) Őrlemény Komponensek homogenizálása Vízpermet Pelletálás (tányéros pelletáló) Zöldpellet Szárítás TiO2, Al2O3 1-5 kg Keverék összetétele: Üveghulladék: 100 kg Dolomit: 1-10 kg Na-Bentonit: 0,5-15 kg Ritkaföldfém-oxid : 0,01-5 kg Esetleg színesfém-, ill. nehézfém-oxid: 0,1-5 kg Habkavics-gyártás technológiája Hoffmann László Bevonatolás Hőkezelés oc Habkavics t/év

31 Pernyebázisú kötőanyag előállítását szolgáló technológiai rendszer kifejlesztése ( ) GVOP /3.0 Konzorciumi tagok: Miskolci Egyetem (koordinátor szervezet) KTI Közlekedéstudományi Intézet Kht. H-TPA Innovációs és Minőségvizsgáló Kft.

32 Pernyéről készített Kalciumhidroxid reakciója a elektronmikroszkópi felvétel pernye-szemcsével [Opoczky L.] x Ca(OH)2 + SiO2+ mh2o = xcao.sio2 m H2O

33 180 0,8 Aktivitási index 0,7 time Nyerspernye 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, perces 160 őrlés Aktivitás - CaO felvétel, mg/g 1 0, napos korban 30 perces őrlés ,6 Beton 8 Tatabánya 7 Átlag szilárdság [N/mm2] 28 napos korban 7 5,7 6 Tiszaújváros 5 4 4,7 3,3 3 I. aktivált 3 II. aktivált Ajka Pécs 28 nap 0 40 Tiszaújvárosi pernye Tiszaújvárosi pernye Tiszaújvárosi pernye aktiválatlan I.aktivált II.aktivált 56 nap 84 nap Vizsgált kor 20 3 Tiszaújvárosi pernye aktiválása Kötőanyag adagolás 170 kg/mmechanikai beton, a kötőanyagon belül a pernye-mészhidrát arány 3: Fajlagos felület, cm /g 2 Őrlési idő t [min] Fajlagos őrlési munka [kwh/t] x50[µm] Fajlagos felület Sm[cm2/g] (I.aktivált)

34 Nyerspernye tárolása Feladás adagolás Szárítás Őrlés Mészhidrát Keverés homogenizálás Kiszerelés

35 Kísérleti útszakasz építése A kapott E2 (Plate loading test) értékek ingadozása ellenére egyértelmű, hogy a réteg teherbírása teljesíti az alaprétegekkel, javítórétegekkel szemben támasztott követelményeket Teherbírás-mérési eredmények a próbaszakaszon Oros, pernye kötőanyagú stabilizáció helyszínrajz Beépítés ideje: Terepszint Földmunka tükör Pernyestabilizáció m 5m E2 [N/mm2] Tt ,9 2, ,5 1,2 1,1 1,1 2,4 2,6 2,8 10 m Trg [%] m E2 [N/mm2] Tt 40 2, ,4 1,6 1,1 1,5 2,5 3,3 2,9 20 m Trg [%] E2 [N/mm2] Tt Trg [%] 98, ,7 1,9 95, ,7 1,4 1,5 1,5 3,0 1,7 1,8 25 m 30 m 35 m 40 m

36 KTI felmérte: a Tiszaújvároshoz közeli, Borsod-Abauj-Zemplén, Szabolcs-Szatmár-Bereg és Hajdú-Bihar Megyékben, a következő években megépítendő utakhoz szükséges kötőanyag igényt. 1) Ezek szerint ezeken a területeken km kiépítetlen helyi közút található, amelyből km belterületen található. 2) Amennyiben ezek nagyobb forgalmának 50 %-át tekintjük, 6 mes burkolatszélességgel és 20 cm-es rétegvastagsággal a következő 10 éves időszakban kiépítendőnek, akkor a pernyestabilizációs réteg építésére vonatkozó igény: 1400 km 6 m=8,4 106 m2 8,4 106 m2 0,2 m=1, m3 Ennek kötőanyag igénye (150 kg/m3): t/10 év => t/év 20 cm készülhet építési hulladékból nyert recycling 0-45 mm anyagból.

37 K öszönöm a figyelmet!