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
0,00
1,90
1,61
0,00
1,60
0,00
0,00
0,00
Csavar
1,11
1,26
1,64
1,74
0,82
1,06
0,75
0,51
2,16
0,00
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
0,00
0,00
8,32
0,00
Kerámia+réz
0,16
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
Egyéb fém
2,76
0,18
0,27
0,00
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
0,00
0,00
0,00
1,38
0,00
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
0,00
0,47
0,00
0,00
0,01
0,00
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
140,00
Kis részegységek összesen Anyagok öszesen
94,95
52,45
42,25
147,80
52,00
95,80
Maradék karosszéria Összesen
580,00
29,00
551,00
983,08
163,78
829,30
Előkezelés és shredderezés aránya [%]
100,00
15,6
84,4
Prof.Dr.Csőke Barnabás
20,33 140,00
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 !
