LINIA DEMONSTRACYJNA DO PRODUKCJI KRUSZYW SZTUCZNYCH - ZAŁOŻENIA TECHNOLOGICZNE PROJEKT LIFE+
CELE PROJEKTU 1. Wdrożenie metody utylizacji osadów ściekowych w postać kruszyw sztucznych budowa linii demonstracyjnej. 2. Upowszechnienie technologii produkcji kruszyw sztucznych. 3. Opracowanie założeń do budowy linii przemysłowej.
CHARAKTERYSTYKA METODY UNIESZKODLIWANIA 1. Termiczna przeróbka osadów ściekowych i odpowiednio dobranych składników produkcja kruszywa lekkiego dla potrzeb budownictwa. 2. Surowce do wytwarzania kruszywa lekkiego - odpady: osady ściekowe z oczyszczalni ścieków pyły krzemionki z wytwórni kruszyw oraz pył szklany. 3. Proces termiczny wytwarzania kruszyw w pełni unieszkodliwia i stabilizuje składniki potencjalnie niebezpieczne z tych odpadów. 4. W wyniku procesu wytwarzania kruszywa lekkiego z odpadów nie powstają ścieki i odpady stałe (popiołów), natomiast wymagane jest oczyszczenie gazów spalinowych, analogicznie jak w spalarniach osadów ściekowych.
CHARAKTERYSTYKA METODY UNIESZKODLIWANIA 5. Energochłonność procesu wytwarzania nowego kruszywa jest o około 30% niższa niż w dotychczasowej produkcji kruszyw lekkich z surowców naturalnych (gliny). 6. Koszty procesu wytwarzania nowego kruszywa lekkiego są zminimalizowane, ponieważ za przyjęcie osadów ściekowych do utylizacji są pobierane opłaty. 7. Produkt utylizacji, kruszywo lekkie, może być szeroko stosowany w budownictwie, zarówno w postaci nie związanej jak i w wyrobach. 8. Nowa termiczna metoda utylizacji osadów ściekowych może byś dostosowana wielkością produkcji do potrzeb małych i średnich oczyszczalni ścieków.
CHARAKTERYSTYKA SUROWCÓW Pyły krzemionkowe surowiec tworzący strukturę kruszywa, pozyskiwany głównie w trakcie produkcji kruszyw dla potrzeb budownictwa. Tworzą strukturę krzemianowa kruszyw. Osady ściekowe - materiał powoduje wykształcenie odpowiedniej porowatości kruszywa oraz obniża energochłonność procesu termicznego, dzięki wykorzystaniu własnego ciepła spalania. W procesie stosuje się osady ściekowe uwodnione- po odwodnieniu mechanicznym, o zawartości s.m. około 20%. Woda zawarta w tym produkcie służy do otrzymania (po zmieszaniu z pozostałymi pyłami) plastycznej mieszaniny dającej się formować w postać granulatu Pył szklany - topnik, obniżający temperaturę tworzenia spieku.
HISTORIA Główna założenie - Opracowanie termicznej przeróbki osadów ścieków zgodnie z wymaganiami UE w zakresie zagospodarowywaniu osadów ściekowych po 2013 r. (konieczność stosowania termicznej przeróbki osadów ściekowych wynika z zanieczyszczenia substancjami organicznymi, bakteriami, grzybami, jajami pasożytów, a także prionami, antybiotykami itp. a dodatkowo silnego zanieczyszczenia metalami ciężkimi ) 1. 2006 r. - Opracowanie założeń metody termicznej przeróbki odpadów w kruszywa sztuczne w tym opracowanie receptury i charakterystyki procesu wypalania. 2. 2007 r. Badania wpływu stosowania różnych rodzajów szkła odpadowego na parametry procesu wytwarzania kruszyw sztucznych.
HISTORIA 3. 2008 r. - Badanie wpływu osadów ściekowych pozyskiwanych z różnych oczyszczalni na właściwości kruszyw lekkich. 4. 2009 r. Przeprowadzenie próby w skali wielkolaboratoryjnej. 5. 2010 r. Badanie możliwości zastosowania odpadu mineralnego z różnych lokalizacji. 6. 2011 r. Badania procesów technologicznych produkcji kruszyw lekkich pod katem opracowania założeń do budowy linii demonstracyjnej.
SCHEMAT TECHNOLOGICZNY PRODUKCJI SZTUCZNYCH KRUSZYW LEKKICH Oś Msz Mk Mk Mk F2 DM 1 F1 DM 2 GG GB SO PR CHR PW KR Zawrót do procesu mieszania i granulowania Skład kruszywa Oś zbiornik osadów ściekowych; Msz zbiornik mączki szklanej ; Mk zbiornik mączki krzemionkowej ; DM 1, DM 2 mieszalniki; GB granulator bębnowy; SO suszarnia obrotowa; GG generator gazów suszących; PR piec rurowy; CHR chłodnik rurowy; PW przesiewacz wibracyjny; KR kruszarka; F1 filtr mechaniczny tkaninowy; F2 filtr chemiczny.
ZAŁOŻENIA WEJŚCIOWE DOTYCZĄCE TECHNOLOGII REALIZOWANEJ W RAMACH PROJEKTU LIFE+: 1.Składniki do produkcji kruszywa sztucznego to drobnoziarnisty odpad mineralny, drobnoziarniste szkło odpadowe, osad ściekowy. 2.Wydajność linii 0,2 0,5 Mg/h. 3.Wytwarzanie produktu końcowego, którym jest kruszywo sztuczne następuje w procesie przeróbki termicznej w temperaturze około 1200ºC. 4.Proces termiczny przebiega dwuetapowo w zmiennych temperaturach i wstępnie określonych przedziałach czasowych. 5.Produkt wejściowy do procesu termicznego powstaje w wyniku wymieszania składników określonych w punkcie 1, w ściśle określonych proporcjach, po uzyskaniu jednorodnej masy następuje proces granulowania na wymiar od 2 do 20 mm, a następnie proces suszenia z wykorzystaniem ciepła odpadowego z procesu wypalania. 6.Linia w trakcie trwania projektu jest uruchamiana 12 razy, każdorazowo następuje wyprodukowanie 12 Mg kruszywa.
PODSTAWOWE WĘZŁY TECHNOLOGICZNE W LINII DO PRODUKCJI KRUSZYW SZTUCZNYCH: 1. Magazyn składników do produkcji kruszyw. 2. Węzeł mieszania składników. 3. System dozowania składników do węzła mieszania. 4. Węzeł granulowania. 5. Węzeł suszenia granul po procesie granulowania. 6. Piec do wypalania kruszywa. 7. System odzysku ciepła połączony z węzłem suszenia granul. 8. System monitoringu procesu technologicznego i gazów wylotowych. 9. System sterowania. 10. System unieszkodliwiania gazów wylotowych.
MAGAZYNOWANIE Wymagania: -Brak negatywnego oddziaływania na środowisko, -Zastosowanie skutecznego systemu opróżniania zbiorników. 1. OSAD ŚCIEKOWY. Charakterystyka osadu ściekowego Nieprzyjemny zapach (odory), Konsystencja Podstawowy wpływ na sposób magazynowania ma rodzaj osadu ściekowego: Osady suszone w dowolnym procesie termicznym - postać sypkich granulek (0 10mm), osad praktycznie bezwonny (podajniki wibracyjne lub podajniki celkowe w przypadku konieczności zastosowania bardzo dokładnych systemów dozowania), Osady ściekowy odwodnione na wirówkach - ma budowę stałą o bardzo luźnej konsystencji, łamliwą, łatwą do oddzielania na porcje o niewielkiej przyczepności od powierzchni elementów (zbiorników, części maszyn).
Osady ściekowe odwodnione na prasach filtracyjnych - jednorodnej cieczy o dużej gęstości, lepkiej o dużej przyczepności do powierzchni elementów (zbiorników, części maszyn), z którymi ma kontakt. Ważnym zagadnieniem w systemach przechowywania w silosach materiałów plastycznych jest wspomaganie grawitacyjnego opróżniania zbiorników. Dla medium, jakim jest osad ściekowy możliwe jest zastosowanie systemu wygarniaczy silosowych współpracujących z podajnikiem ślimakowym (np. rozwiązanie firmy BIOMATEC).
2. MATERIAŁY SYPKIE Podstawowe problemy związane z magazynowaniem: Nawisy, tunele czy mosty uniemożliwiają efektywne ich opróżnianie, Przesklepianie do ścian zbiorników, Tworzenie się tzw. martwych stref, które trudno jest zlikwidować podczas opróżniania silosu. Występowanie wspomnianych zjawisk uwarunkowane jest: Specyficznymi cechami magazynowanych produktów (skłonność do zespalania się; podatność na zawilgocenie; uziarnienie), Czas przechowywania materiału, Geometrią komory (smukłość konstrukcji; kąt nachylenia leja; średnica otworu wysypowego), Rodzajem zastosowanych urządzeń wspomagających opróżnianie (wybieraki wirnikowe lub ślimakowe; dno wibracyjne)
Widok systemu magazynowania materiałów sypkich wykorzystującego zbiorniki typu big bag. Widok systemu opróżniania silosu (elektrowibrator ułatwiający płyniecie materiału sypkiego, podajniki celkowy umożliwiający porcjowanie objętościowe materiału sypkiego, podajnik ślimakowy umożliwiający transport materiału sypkiego do kolejnego węzła linii technologicznej).
MIESZANIE Wymaganie - uzyskanie jednorodnej mieszaniny. 1 2 1. Mieszanie odpadów sypkich Przewiduje się okresowy system mieszania poszczególnych składników do produkcji kruszywa sztucznego. Mieszalnik do materiałów sypkich to albo mieszalnik planetarny (stosowany powszechnie w procesie wytwarzania mieszanki betonowej) lub mieszalnik przepływowy (stosowany powszechnie w procesie mieszania zapraw). Czas mieszania powinien wynosić ~5 8 min. 2. Mieszanie wymieszanych odpadów suchych i osadów ściekowych odpadów. Mieszalnik dwuwałowy. Czas mieszania składników ~10 min. System opróżniania grawitacyjny ze wspomaganiem ruchem elementów mieszających (przewiduje się otwór w części dolnej mieszalnika w części lub na całej jego powierzchni).
GRANULOWANIE Wymaganie uzyskanie produktu o granulacji 2 20 mm. Procesy granulowania dotyczą: 1. Tworzenia większych skupisk materiałów drobnych (tzw. aglomeratów), 2. Skupisk materiałów powstających w procesach prasowania (zwykle z dodatkiem lepiszcza) 3. Tworzenia struktur kulistych z materiałów plastycznych
GRANULOWANIE Widok osadu ściekowego po wirówkach. Struktura gliniasta, łatwa do formowania, kleista. Widok osadu ściekowego wysuszonego. Skład ziarnowy osadu 0 10 mm.
GRANULOWANIE 1 1. Widok kruszywa po granulowaniu w granulatorze bębnowym (osad po wirówkach). 2 2. Widok kruszywa po granulowaniu w prasie walcowej. 3 3. Widok kruszywa po granulowaniu w granulatorze bębnowym (osad wysuszony)
. KONCEPCJA BUDOWY WĘZŁÓW MAGAZYNOWANIA, MIESZANIA I GRANULOWANIA.
PODSUMOWANIE 1. Pojemności magazynów materiałów sypkich (co najmniej 1 cykl pracy)- odpad mineralny ~3,5 m 3 (8 Mg), odpad szklany ~0,8 m 3 - (2 Mg). 2. Pojemność magazynu osadu ściekowego (1 cykl pracy) ~5m 3 (2 Mg) osadu wysuszonego i 10 m 3 osad uwodniony. 3. Mieszalnik składników suchych - przepływowy lub o okresowym cyklu mieszania porcja 40 kg składników/cykl. 4. Mieszalnik składników suchych i osadu ściekowego - mieszalnik dwuwałowy porcja ~90 kg składników/cykl pracy. 5. System dozowania objętościowy dla składników suchych i masowy dla składników mokrych. 6. Granulowanie zastosowanie granulatora bębnowego wyposażonego w system zapobiegający zlepianiu granul. Opcjonalnie zastosowanie systemu międzyoperacyjnego suszenia uformowanej masy przed procesem granulowania. 7. Trwałość elementów roboczych i maszyn 5 lat.
Dziękuję za uwagę