III. Các nghiên cứu trong tái chế giấy
I.2. Công nghệ tái chế
Tận dụng không thay đổi cấu trúc
Phế thải polime được chế biến bằng các phương pháp khác nhau như đùn ép, đổ khuôn dưới áp suất, cán với mục đích tạo tành phẩm. phế thải PVC cứng được nghiền đến 4mm, trộn phụ gia tạo dẻo, hóa chất tạo màu và chất ổn định ở 1500C trong 10-15 phút, sau đó được đưa đi chế biến thành đồ dùng.
Phế thải nhựa không phân loại cũng có thể được chế biến thành vật liệu xây dựng. trường hợp này, phế thải được rửa, nghiền, tạo hạt hoặc nén ép. Trong sản xuất vật liệu xây dựng có thể làm nóng chảy, trộn và ép để tạo các sản phẩm như gạch, tấm lót, gạch blốc. Tuy nhiên hướng chế biến phế thải nhựa phổ biến nhất là chuyển chúng thành nguyên liệu thứ cấp.
Sau đây giới thiệu quy trình chế biến phế thải nhựa PE (sử dụng rất phổ biến hiện nay) thành nguyên liệu thứ cấp.
Các phế thải nhựa PE sau khi được phân loại, rửa sạch được nghiền trong máy nghiền dao ướt hoặc khô đến khi thu được những mảnh nhỏ có kích thước từ 2-9mm, sau đó dược rửa trong máy vít tải hay máy giặt (trường hợp nghiền khô). Vật liệu sau khi vắt khô có độ ẩm 10-15% được xấy để khử nước triệt để đạt độ ầm nhỏ hơn 0,2%, sau đó cho vào máy nén ép và tạo hạt.
Sơ đồ công nghệ:
Hình 9. Tái chế nhựa không làm thay đổi cáu trúc
Trong máy ép, PE được nung chảy và ép chặt qua lưới lọc và lỗ khuôn thành các dây nhựa được sẫn qua bể nước để hạ nhiệt độ xuống còn khoảng 35-400C và đi vào máy tạo hạt. tại đây, các dây nhựa sẽ được cắt thành các hạt có chiều dài từ 3-6mm, sau đó đi vào máy sàng rung, phân loại, sấy.các hạt nhựa này sẽ được dùng nguyên liệu phụ trộn vào các hạt nhựa chính phẩmkhi sản xuất hàng gia dụng hoặc có thể trộn với hạt PE chính phẩm theo tỉ lệ thích hợp để tạo các hạt nhựa thích hợp cho sản xuất mặt hàng cụ thể nào đó.
Ví dụ quy trình tái chế cho nhóm polymer nhiệt rắn làm tấm vật liệu theo trình tự sau:
o Chuẩn bị vật liệu (polymer nhiệt rắn);
o Làm sạch bụi bẩn và tháo gỡ kim loại;
o Đập vụn;
o Xay nhỏ đến kích thước cần thiết tùy theo nhu cầu của công đoạn sau;
o Trộn với chất kết dính thích hợp để tạo hình sản phẩm, thông thường người dùng nhựa epoxy, polyester hoặc nhựa phenolformaldehyd làm chất kết dính. Sau khi thực các bước trên, người ta có thể đúc một số loại tấm phẳng hoặc chi tiết chịu nhiệt, chống ăn mòn từ vật liệu này như: thân máy bơm, tay cầm dụng cụ gia
Phế thải Phân loại Máy nghiền Máy rửa
Máy ly tâm Máy tạo hạt Máy ép đùn Máy sấy
đình nhà bếp… Để thuận tiện cho việc chế tạo những dụng cụ này người ta trộn hỗn hợp (bột phế liệu nhựa nhiệt rắn và chất kết dính) và có thể gia nhiệt đến 60÷800C.
Chất phế thải polymer nhiệt rắn có trong chất thải rắn ở nước ta với số lượng nhỏ chủ yếu là nhựa bakielit, melamin, polyester, epoxy, ure…; Chúng ta có thể tái chế phế liệu này theo quy trình thể hiện ở sơ
đồ H.6.14;
Các chất kết dính thích hợp để tái chế bột phế liệu nhiệt rắn như: nhựa epoxy, polyester, phenolic tùy theo công nghệ thiết bị ta có đóng rắn nóng hoặc nguội.
Tỷ lệ bột phế thải nhiệt rắn có thể từ 60-100% phần khối lượng so với 100% phần kết dính.
Hình 10. Sơ đồ tái chế nhựa rắn
Tái sinh phân hủy
Đối với mộ số dạng phế thải polymer, việc chế biến bằng hóa và nhiệt, bao gồm chuyển hóa polymer ban đầu thành nguyên liệu sản xuất hay các sản phẩm có giá trị khác, được áp dụng vào thực tế.
Polyme nhiệt rắn
Rửa, loại bỏ kim loại
Xay nhỏ
Phối trộn chất kết dính
với bột phế liệu Chuẩn bị chất kết dính
Tạo hình sản phẩm
Trong công nghiệp thực hiện khử trùng ngưng của phế thải capron dưới tác dụng của axit photphoric và hơi nước. Thí dụ: phế thải capron rắn bị phân hủy thành hỗn hợp hơi khí (chứa đến 25% caprolactam) được cô đặc đến 80% và sau đó được làm sạch. Đơn phân tử thu được chiếm khoảng 75-80% rất thích hợp việc sử dụng lại trong sản xuất.
Hướng chế bến nhựa tiên tiến là nhiệt phân, sản phẩm cảu nó được dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp chất hữu cơ hoặc nhiên liệu. bọt poliuretan phế thải được thủy phân ở 290-3200C bằng hơi nước, tạo thành rượu đa nguyên tử, diamin và CO2, chúng được dùng để sản xuất bọt poliuretan.
Ngoài ra, từ nhựa phế thải cũng có thể sản xuất các chất hấp phụ than vô cơ dùng cho mục đích xử lí khí thải và nước thải sản xuất. sự có mặt của ẩm và các sản phẩm khí do nhiệt phân làm cho chất hấp phụ có cấu trúc xốp hiệu quả. Quá trình nhiệt phân thường tiến hành ở 700-7500C ở điều kiện không có không khí. Các thử nghiệm đã cho thấy chất hấp phụ than vô cơ này có khả năng loại rất hiệu quả các kim loại nặng và các phẩm dầu chứa trong nước thải.
Tái chế nilon
Công nghệ tái chế nilon từ chất thải rắn sinh hoạt
Qua điều tra phân tích thực tế ở bãi chôn lấp chất thải rắn thì lượng nilon chiếm khoảng 5-10% trên tổng lượng chất thải rắn phát sinh. Nilon được tách ra từ dây chuyền chế biến phân compost của khu liên hợp sẽ được tận dụng để tái chế nilon tạo ra các sản phẩm vật liệu xây dựng (dải phân cách đường, ván ép làm cốp pha, gạch, ống thoát nước…) góp phần đa dạng hóa sản phẩm trên thị trường. Loại vật liệu xây dựng sản xuất từ chất thải rắn nilon thích hợp nhất là các loại ván ép nhựa vì nhu cầu sử dụng rất lớn hiện nay. Có thể nói rằng các loại ván gỗ tự nhiên đã được con người sử dụng nhiều thế kỉ nay trong xây dựng và cuộc sống. trong vòng 10 năm trở lại đây nhu cầu về ván cho xây dựng và dân dụng đã tăng hơn 50%. Nhu cầu ngày càng tăng nhưng khả năng cung cấp nhiên liệu gỗ tự nhiên thì có hạn và để đáp ứng nhu cầu đó người ta phải sử dụng các nguồn nguyên liệu thay thế gỗ trong đó có ván nhựa sản xuất từ nhựa phế thải.
Công nghệ tái chế nilon sản xuất ván ép nhựa làm cotpha phục vụ cho lĩnh vực xây dựng:
Hình 11. Sơ đồ công nghệ tái chế nilon
II.Thủy tinh
Trong thành phần CTRSH tại các hộ gia đình, thủy tinh chiếm khoảng 0-0,4%. Trong đó, chủ yếu là miểng chai. Các loại chai lọ nguyên hầu như được người dân bán lại cho những người thu mua phế liệu. Những lợi ích của việc thu hồi và tái chế thủy tinh có thể kể đến bao gồm tái sử dụng nguyên liệu, tiết kiệm năng lượng, giảm diện tích chôn lấp cần thiết và trong một số trường hợp cụ thể, làm phân compost có chất lượng tốt hơn (sạch hơn), thủy tinh còn là thành phần làm tăng chất lượng nhiên liệu sản xuất từ chất thải.
II.1.Nguồn gốc và phân loại
Thủy tinh là một chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được pha trộn thêm các tạp chất để có tính chất như ý muốn. Trong vật lý học, các chất rắn vô định hình thong thường được sản xuất khi một chất lỏng đủ độ nhớt, bị làm lạnh rất nhanh,
Túi nilon, nhựa khác Phụ gia Sợi Bột độn Cắt nhỏ Xử lí (xay, rửa, sấy) Nghiền Phối trộn Đùn, ép Ép định hình Sản phẩm
vì thế không có đủ thời gian để các mắt lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành. Thủy tinh cũng được sản xuất như vậy từ gốc silicát.
Từ thời kì đồ đá con người đã biết dùng đá vỏ chai để làm những con dao cực sắc. Đá vỏ chai là thủy tinh trong tự nhiên, chúng được hình thành dưới tác dụng của dung nham núi lửa. Ở Ai Cập 2000 năm trước công nguyên, con người đã biết chế tạo thủy tinh đầu tiên và phát triển dần cho đến ngày nay.
Thủy tinh có thể phân loại theo màu sắc của chúng. Thường thì có 3 loại: trắng xanh và nâu.
II.2. Tính chất
Trong dạng thuần khiết và ở điều kiện bình thường, thủy tinh là một chất trong suốt, tương đối cứng, khó mài mòn, rất trơ hóa học và không hoạt động xét về phương diện sinh học, có thể tạo thành với bề mặt rất nhẵn và trơn. Tuy nhiên, thủy tinh rất dễ gãy hay vỡ thành các mảnh nhọn và sắc dưới tác dụng của lực hay nhiệt một cách đột ngột. Tính chất này có thể giảm nhẹ hay thay đổi bằng cách thêm một số chất bổ sung vào thành phần khi nấu thủy tinh hay xử lý nhiệt.
II.3.Ứng dụng
Thủy tinh là một vật liệu thiết yếu trong cuộc sống của chúng ta hiện nay. Vì thủy tinh là một vật liệu cứng và không hoạt hóa nên nó là một vật liệu rất có ích. Rất nhiều đồ dùng trong gia đình làm từ thủy tinh. Cốc, chén, đĩa, chai… có thể được làm từ thủy tinh, cũng như bong đèn, gương, ống thu hình của màn hình máy tinh, ti vi, cửa sổ. Trong phòng thí nghiệm để làm các thí nghiệm trong sinh học, hóa học, vật lý và nhiều lĩnh vực khác.
II.4. Công nghệ tái chế
Chai thủy tinh sau khi được phân loại sẽ được nghiền nhỏ với kích thước tối đa đến 5mm, sau đó được lưu kho hoặc đưa vào lò nung với nhiệt độ cao trên 1400oC. Tùy theo sản phẩm được tái chế thủy tinh lỏng sẽ được rót vào khuôn hoặc thổi thủ công để tạo thành sản phẩm. Sản phẩm được làm sạch, lưu kho chờ xuất xưởng.
Hình 12. Sơ đồ tái chế thủy tinh
Loại nồi nấu thủy tinh dùng trong các cơ sở sản xuất nhỏ làm bằng sét chịu lửa. Quy mô tái chế thủy tinh lớn thường dùng lò nấu đốt trực tiếp. Trước khi nấu, các loại hóa chất như sút, kali cacbonat, borax, asen, vôi, selen, sodium sunphat thường được bổ sung vào thủy tinh vụn. Khi vật liệu thủy tinh đã được đun nóng chảy hoàn toàn, người ta tăng nhiệt độ để tinh chế thủy tinh. Sau khi tinh chế, hạ nhiệt độ để chuyển qua công đoạn tạo hình bằng khuôn hoặc thổi. Thủy tinh đã nấu chảy được thổi trong các khuôn bằng máy nén khí hoặc thổi bằng miệng. sau khi thủy tinh được định hình theo khuôn và cứng lại, sản phẩm sẽ được gia công bằng cách cắt bỏ những phần thừa và mài nhẵn bằng máy. Sau đó sản phẩm được ủ lạnh và nóng từ 3 – 4h ở nhiệt độ 600 – 900oC. Để giảm độ giòn của sản phẩm thủy tinh. Sản phẩm được kiểm tra chất lượng và các sản phẩm hỏng sẽ được chuyển lại quy trình tái chế. Các sản phẩm đạt chất lượng sẽ được đưa đi đóng gói và bán ra thị trường.
Phân loại Thủy tinh Nghiền nhỏ Gia nhiệt Đổ khuôn Thành phẩm Lưu kho
III.Tái chế kim loại
Sắt, thép thu hồi từ CTRSH chủ yếu là các dạng lon thiếc và sắt phế liệu. Các lon thép hoặc bao bì thép (thường gọi là lon thiếc vì được tráng một lớp thiếc bên ngoài để chống gỉ) được phân loại riêng, ép và đóng thành kiện trước khi chuyển đến các cơ sở tái chế.
Các lon, vỏ hộp này đầu tiên được cắt vụn tạo điều kiện cho quá trình tách thực phẩm thừa và giấy nhãn bằng quá trình hút chân không. Nhôm và những kim loại màu khác được phân loại bằng phương pháp từ tính. Thép sau khi làm sạch các tạp chất nói trên được khử thiếc bằng cách gia nhiệt trong lò nung để làm hóa hơi thiếc hoặc bằng quá trình hóa học sử dụng NaOH và tác nhân oxy hóa. Thiếc được thu hồi từ dung dịch bằng quá trình điện phân tạo thành thiếc dạng thỏi.
Hình 13.
Sơ sơ đồ tái chế kiêm loại (sắt, nhôm)
34 Sắt phế liệu
Phân loại
Gia công sơ bô
Nấu, cạn
Bán thành phẩm
Bụi, CTR không phải sắt, nhựa
ồn, bụi, khí
Bụi, CO, CO2, SO2, ô nhiễm nhiệt Thép tròn Thép dẹt Thép cuộn Cắt( cốt thép) Đột dập Rút dây thép Thép xây dựng Tẩy rỉ Làm sạch Mạ, Niken, Kẽm Cắt Ủ Tẩy rỉ Dập Sản phẩm Làm sạch Mạ kẽm
Hình 14.Sơ lược dây chuyền tái chế kẽm
Xỉ kẽm là thành phần thải ra từ quá trình đập, lựa, nghiền. Xỉ kẽm chứa khoảng 50% hàm lượng kẽm, thường được thải bỏ hoặc bán cho các cơ sơ sản xuất hóa chất. Xỉ tro thải là loại xỉ có chứa hàm lượng kẽm oxit khoảng 60% - 85% tùy theo vị trí thu nồi va chất lượng phế liệu khi đưa vào nấu.