XIX. Nemzetközi Köztisztasági Szakmai Fórum és Kiállítás Szombathely, 2009. április 21-22-23. A hulladékok komplex hasznosításával kapcsolatos kutatások Prof. Dr. CSŐKE BARNABÁS egyetemi tanár, intézetigazgató Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet
A magyar hulladékgazdálkodás fő hiányossága: 1) Mennyiség: kevés a feldolgozó üzem 2) Komplex szemlélet és feldolgozás Miskolci Egyetem 2
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 65 489 Válogatóüzem 98 [Forrás: Umweltbundesamt,Anlagendatenbank,1998] Miskolci Egyetem 3 3
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.
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
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
3) Szilárd települési hulladék A maradékanyag komplex energetikai hasznosításának kutatása 4) Plazma-technológia technológia alkalmazás - rugalmas, sokoldalú, környezetbarát technológia
Elhasznált háztartási elektromos és elektronikai kisgépek mechanikai technológiai feldolgozó rendszerének kifejlesztése (2005-2007) GVOP 3.1.1.2004 05 0473 / 3.0 Konzorciumi tagok: DEPÓNIA Kft. (koordinátor szervezet) Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Alapítvány SZÉKOM Székesfehérvári Kommunális Rt.
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
Elektronikai hulladékok feldolgozása: kisháztartási eszközök 100 80 F (x) [%] 60 Vasaló Hajszárító Kézimixer Szendvicssütõ Kenyérpirító 40 20 0 0 Előtörés forgótárcsás nyíróaprítógéppel Feltártság < 70 % 20 40 60 v [m/s] 80 100 120 Veszélyes alkatrészek kézzel kiválogathatók a töretből
100 80 F(x) [%] 60 Vasaló Hajszárító Kézimixer Szendvicssütõ Kenyérpirító 40 20 0 0 5 10 X [mm] Törés kalapácsos törővel Feltártság 80 100 % 15 20
MIXER KIHOZATALI GÖRBÉI 100 100 80 60 k[ %] kihozatal [%] 80 60 Al.610 Mûany.610 Al.1016 Mûany.1016 Al.1620 Al610 Mûany.1620 40 40 20 20 0 0 5 10 15 20 v [m/s] Feladás Silo Mûanyag610 Al1620 25 30 Mûanyag1620 Levegő Szétválasztó tér 0 0 10 20 30 40 légsebesség[m/s] Vasaló-őrlemény szeparálása Mixer-őrlemény szeparálásalégáramban légáramban 50 60 70 Cellás adagoló Felsőtermék Silo Ventilátor Alsótermék
12-20 mm 100 90 80 70 kihozatal 60 50 Al hajszárító Mûanyag hajsz. Al kenyérp. Mûanyag kenyérp. Al szendvicssütõ Mûanyag szendv.s. 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 v Hajszárító Kenyérpirító Szendvics sütő
Kisgépek, előaprított kisgépek Szitafrakció (6-12 mm, ill. 12-20 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 12-20 I. technológiai modul II. technológiai modul
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
Baja Fémtartalom 250 300 kg/h 150 kg/h - Nemvas-fémek > 95 97 % - Fe: > 90 % Fémkihozatal: - Nemvas-fémek 90 95 % - Fe: > 95 % 150 kg/h Kábel: < 0,8 mm - Cu-tartalom: 90 % - Cu-kihozatal: 75 80 % 105 240 kg/h
Roncsautók és elektronikai hulladékok szerves anyagainak hasznosítására szolgáló technológiák fejlesztése a jövőbeli deponálás elkerülésére (2009-2011) 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.
Az autó szerkezeti anyagai AUDI 80 64,9 % vas 64,8 % műanyag Al, Cu, Pb egyéb 12,1 % 11,2 % 11.9 %
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
Autó-hulladék száraz előkészítése (Lindemann Maschinenfabrik GmbH)
Autó-shredderezés anyagmérlege Termlék elnevezés Tömeg [kg/szgk] Tömegarány [%] Tömeg a shredderezés előtt Fe-termék 749 100 547 73 Nemvas-fém termék Shredderüzemi maradék 30 4 172 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 17 690 22700 % 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.)
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
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
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
Fg Magneto-hidrosztatikus jelenség
Gép-jellemzők Gyártó Kapacitás, kg/h (max) USA NASA JAPÁN Buerau of Mines Hitachi Uni Tohoku 2300 2100 500 3500 0,6-80 0,3-50 6-50 6-30 12,0 9,0 5,6 10,8 - Szélesség, mm 200 150 100 50 - Hosszúság, mm 200 200 250 150 - Magasság, mm 200 200 90 150 650 800 Szemcseméret, mm Sűrűség, kg/dm3 Munkatér mérete M. Indukció, ka/m 270 Perm.m.
Katódsugaras képernyőkből származó ólomtartalmú üveghulladék építőipari hasznosítása (2009-2011) 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
Feladás Üvegcserép Dolomit < 100 mm Előtörés röpítő-törővel Na-Bentonit (száraz) Komponensek együttőrlés golyósmalomban Őrlemény Üvegőrlemény: 2000-8000 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 720-1000 oc Habkavics 5 000 10 000 t/év
Pernyebázisú kötőanyag előállítását szolgáló technológiai rendszer kifejlesztése (2005-2007) GVOP-3.1.1-2004-05-0113/3.0 Konzorciumi tagok: Miskolci Egyetem (koordinátor szervezet) KTI Közlekedéstudományi Intézet Kht. H-TPA Innovációs és Minőségvizsgáló Kft.
Pernyéről készített Kalciumhidroxid reakciója a elektronmikroszkópi felvétel pernye-szemcsével [Opoczky L.] x Ca(OH)2 + SiO2+ mh2o = xcao.sio2 m H2O
180 0,8 Aktivitási index 0,7 time Nyerspernye 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 20 perces 160 őrlés Aktivitás - CaO felvétel, mg/g 1 0,9 90200 napos korban 30 perces őrlés 140 120 100 80 7,6 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 2 1 60 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 0 3000 4000 5000 6000 pernye-mészhidrát arány 3:1 7000 Fajlagos felület, cm /g 2 Őrlési idő t [min] Fajlagos őrlési munka [kwh/t] x50[µm] Fajlagos felület Sm[cm2/g] 0-48 2600 5 4 29 5300 10 7 25 6600 20 (I.aktivált) 15 21 7900
Nyerspernye tárolása Feladás adagolás Szárítás Őrlés Mészhidrát Keverés homogenizálás Kiszerelés
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: 2006.08.10 Terepszint Földmunka tükör Pernyestabilizáció 2006.08.24 2006.09.01 2006.09.18 2006.10.27 2007.01.18 2007.03.28 2007.05.16 0m 5m 10+00 E2 [N/mm2] Tt 23 22 1,9 2,4 188 233 153 250 178 211 293 1,5 1,2 1,1 1,1 2,4 2,6 2,8 10 m Trg [%] 98 15 m 20+00 E2 [N/mm2] Tt 40 2,0 205 157 260 293 281 260 321 3,4 1,6 1,1 1,5 2,5 3,3 2,9 20 m Trg [%] 30+00 E2 [N/mm2] Tt Trg [%] 98,1 66 73 1,7 1,9 95,8 107 107 173 182 182 102 161 1,7 1,4 1,5 1,5 3,0 1,7 1,8 25 m 30 m 35 m 40 m
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 16.000 km kiépítetlen helyi közút található, amelyből 2.800 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=1,68 106 m3 Ennek kötőanyag igénye (150 kg/m3): 252.000 t/10 év => 25.200 t/év 20 cm készülhet építési hulladékból nyert recycling 0-45 mm anyagból.
K öszönöm a figyelmet!