Утилизация отходов производства

Утилизация  

отходов производства

Учебное пособие

2-е издание, переработанное и дополненное

УДК 658.567(075.8)
ББК 30.69
У84

ISBN 978-5-7038-4793-0

 
 
   Утилизация отходов производства : учебное пособие / [Ю. Ф. Абакумов  
и др.]. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство МГТУ 
им. Н. Э. Баумана, 2018. — 107, [3] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-4793-0

Рассмотрены технологические основы утилизации металлических отходов производства, 
позволяющие получить переплавным методом качественные вторичные металлы 
и сплавы, способы переработки металлической стружки, а также основные технологии 
утилизации изношенных автомобильных покрышек, смазочно-охлаждающих жидкостей, 
боеприпасов, энергетических отходов, твердых бытовых отходов, формовочной смеси, 
отходов травильного производства.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 
«Машиностроение» специальности «Реновация средств и объектов материального производства 
в машиностроении».

УДК 658.567(075.8)
ББК 30.69

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018
© Оформление. Издательство 
 
МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2018

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/40/book637.html

Факультет «Машиностроительные технологии»
Кафедра «Технологии обработки материалов»

Авторы:
Ю.Ф. Абакумов, Е.Д. Демьянов, С.С. Зуйков, 
А.В. Козлов, В.П. Ступников, Э.Л. Мельников

Рецензенты: 
д-р техн. наук профессор И.А. Дибров,
канд. техн. наук доцент А.Ю. Коротченко

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия

У84

Предисловие

Издание предназначено для студентов, обучающихся в МГТУ им. Н.Э. Баумана 
по направлению подготовки «Машиностроение» специальности «Реновация 
средств и объектов материального производства в машиностроении». 
Программой подготовки предусмотрено изучение дисциплины «Утилизация 
отходов производства» и выполнение домашнего задания «Разработка технологической 
схемы переработки отходов машиностроительного производства» 
в форме аналитических обзоров. Данная дисциплина относится к вариативной 
части профессионального цикла. 
Первое издание учебного пособия «Утилизация отходов производства» 
под редакцией В.Д. Винокурова вышло в Издательстве МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в 2008 г.
Цель данного пособия — приобретение студентами теоретических знаний 
в области обоснованного выбора рациональных технологий переработки отходов 
производства и потребления, профессиональных знаний по специальности «
Реновация средств и объектов материального производства в машиностроении».

После изучения учебного пособия студент будет знать:

•• роль вторичных материалов в решении проблем экологии и ресурсосбережения;

•• 
существующие технологические возможности и методы переработки отходов 
для получения вторичных материалов и продукции;

•• основные типы оборудования и приспособлений, используемых для переработки 
отходов;
уметь:

•• выбирать рациональные способы и технологические маршруты переработки 
отходов производства и потребления;

•• выбирать необходимые средства технологического оснащения и переработки 
отходов;

•• представлять результаты работы с информацией в виде аналитических 
обзоров и презентаций;
владеть навыками:

•• теоретического обоснования выбора технологических схем переработки 
отходов производства;

•• составления аналитических обзоров по переработке отходов машино-
строительного производства.
В издании рассмотрены вопросы рационального ресурсопользования, 
описаны технологии переработки промышленных отходов и получения из 

них ценного сырья и материалов. Изложены механические, физико-механические, 
химические и биохимические процессы, используемые при различных 
методах переработки отходов. Приведены новые технологические схемы 
и характеристики оборудования, применяемого при переработке отходов. 
Рассмотрены и уточнены технологические основы утилизации металлических 
отходов производства, позволяющие получить переплавным методом качественные 
вторичные металлы и сплавы, способы переработки металлической 
стружки, а также основные технологии утилизации изношенных автомобильных 
покрышек, смазочно-охлаждающих жидкостей и боеприпасов. 
Второе издание дополнено сведениями о взаимодействии промышленного 
предприятия с окружающей средой, об утилизации энергетических отходов, 
твердых бытовых отходов, формовочной смеси и отходов травильного 
производства. В конце каждой темы приведены вопросы для контроля усвоения 
материала. Также в пособие включен словарь специальных терминов и 
определений.

 

Введение

Целью всякого производства является получение продукции требуемого 
качества и в нужном количестве. При этом современное производство со-
провождается образованием разного рода отходов, так как не все материаль-
ные и энергетические потоки, поступающие в производственные системы, 
реализуются непосредственно в готовый продукт. Это оказывает разрушитель-
ное воздействие на окружающую среду и грозит экологической катастрофой. 
Поэтому перед человечеством стоит задача рационального природопользова-
ния в сочетании со снижением отрицательного воздействия промышленного 
производства на окружающую природную среду.
В связи с этим актуальной задачей является изучение следующих вопро-
сов, изложенных в данном учебном пособии:

•• источники образования промышленных отходов и способы их предот-
вращения или уменьшения;

•• технологические схемы переработки отходов производства и потребле-
ния;

•• технологическое оснащение процессов переработки отходов производства 
и потребления;

•• организационно-технические мероприятия по сбору, хранению и транс-
портировке отходов производства и потребления.
В соответствии с ГОСТ 25916–83 «Ресурсы материальные вторичные. Тер-
мины и определения» и ГОСТ 30772–2001 «Ресурсосбережение. Обращение 
с отходами. Термины и определения» отходы производства и потребления 
понимают как вторичное сырье, пригодное для повторного изготовления 
продукции, в том числе попутной и побочной.
 

1. ОТХОДЫ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

В результате бурного развития промышленности и сельского хозяйства 
остро встала проблема утилизации отходов. Образование отходов производ-
ства происходит на всех стадиях движения сырья: от момента его добычи, 
когда оно еще является природным ресурсом, до завершения эксплуатации 
изготовленного из него изделия. Отходы производства являются мощным 
фактором, воздействующим на окружающую природную среду и в итоге от-
рицательно влияющим на качество жизни человека.
Однако отходы, загрязняющие окружающую среду, во многих случаях 
можно не только использовать, но и получать от них экономическую выгоду.
Применение отходов в качестве вторичных материальных ресурсов реша-
ет ряд важных хозяйственных задач, таких как экономия основного сырья, 
предотвращение загрязнения водоемов, почвы и воздушного бассейна, рас-
ширение производства деталей и изделий из искусственных материалов, про-
изводство новых видов товаров народного потребления.
19 сентября 1997 г. Государственной думой РФ был принят Федеральный 
закон «Об отходах производства и потребления», определяющий правовые 
основы обращения с отходами в целях предотвращения вредного воздействия 
их на здоровье человека и окружающую среду, а также вовлечения отходов в 
хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья. В со-
ответствии с законом «отходы производства и потребления — вещества или 
предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ 
или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удале-
ния или подлежат удалению».

1.1. Классификация отходов

Большая номенклатура отходов, образующихся на предприятиях различ-
ных отраслей экономики, затрудняет их классификацию, учет, сбор и пере-
работку.
Вследствие многих причин в настоящее время и в России, и за рубежом 
отсутствует общепринятая научная классификация твердых отходов промыш-
ленности, охватывающая все их многообразие. Начавшаяся у нас в стране в 
середине 1980-х гг. работа по составлению кадастров отходов по предприяти-
ям, подотраслям, отраслям и министерствам осталась незаконченной. Суще-
ствует множество классификаций твердых отходов.

Различные подходы к классификации отходов базируются на следующих 
классификационных признаках: место образования отходов (отрасль про-
мышленности); стадия производственного цикла; вид отхода; степень вред-
ного воздействия на окружающую среду и здоровье человека; направление 
использования; эффективность использования; запас и объемы образования; 
степень изученности и разработанности технологий утилизации.
По состоянию различают отходы твердые, жидкие и газообразные. По 
месту возникновения — бытовые, промышленные и сельскохозяйственные. 
Основным показателем классификации по составу можно считать происхож-
дение отходов — органическое и неорганическое, а также сжигаемы отходы 
или нет. Особую группу представляют собой отходы в виде энергии, называ-
емые энергетическими (теплота, шум, радиоактивное излучение и т. п.).
Отходы возникают как в результате производственной деятельности, так 
и при потреблении. В соответствии с этим они подразделяются на отходы 
производства и отходы потребления.
При физико-химической переработке сырья наряду с основными про-
дуктами производства образуются побочные. Они не являются целью про-
изводственного процесса, но в большинстве случаев бывают товарными, на 
них имеются ГОСТы, ТУ, их производство планируется предприятием.
Отходы производства (техногенные отходы) являются следствием несо-
вершенных технологических процессов, в большей части неудовлетворитель-
но организованного производства, а также несовершенного экономического 
механизма. К ним относят: отходы, образующиеся при механической и  
физико-химической переработке сырья и материалов; отходы, образующие-
ся при добыче и обогащении полезных ископаемых; вещества, улавливаемые 
при очистке отходящих технологических газов и сточных вод.
Отходы потребления (антропогенные отходы) — различные бывшие в упо-
треблении изделия и вещества, восстановление которых экономически не-
целесообразно. Например, изношенные или морально устаревшие машины, 
изделия производственного назначения (отходы производственного потре-
бления), а также пришедшие в негодность или устаревшие предметы домаш-
него обихода и личного потребления (отходы бытового потребления).
Совокупность отходов производства и потребления, которые могут быть 
использованы в качестве сырья для выпуска полезной продукции, называют 
вторичными материальными ресурсами (ВМР).
Исходя из возможностей применения, ВМР можно подразделить на ре-
альные и потенциальные. К реальным следует отнести ВМР, для использова-
ния которых созданы эффективные методы и мощности для переработки, а 
также обеспечен рынок сбыта; к потенциальным — все виды ВМР, не входя-
щие в группу реальных. К потенциальным ВМР относятся также побочные 
продукты, которые в настоящее время используются недостаточно полно и 
представляют собой резерв материальных ресурсов для промышленности.
При проектировании новых предприятий обязательным условием явля-
ется разработка систем переработки производственных отходов для получе-
ния вторичных материалов и изготовления из них полезной продукции. Это 
обусловлено тем, что, во-первых, ресурсы многих материалов на Земле огра-
ничены и не могут быть восполнены в сроки, сопоставимые со временем су-

ществования человеческой цивилизации. Во-вторых, попав в окружающую 
среду, материалы обычно становятся загрязнителями. В-третьих, отходы и 
закончившие свой жизненный цикл изделия часто (но не всегда) являются 
более дешевым источником многих веществ и материалов, чем природные 
источники.
Существуют соответствующие технологии и оборудование для переработ-
ки как текущих отходов производства (ОП 1), так и изношенных средств 
производства и потребления продукции (ОП 2). Использование ВМР позво-
ляет снизить потребность в постоянно дорожающих первичных материалах, 
необходимых для работы производственных систем (ПС) (рис. 1).

Современный подход к организации производственных систем преду-
сматривает рециклинг (повторное использование) материалов и изделий, от-
служивших свой срок, для изготовления полезной продукции по следующей 
схеме: материал — изделие — вторичные материалы — вторичная продукция. 
Рециклинг (по ГОСТ 30772–2001) — процесс возвращения отходов, сбросов 
и выбросов в процессы техногенеза. Возможны два варианта рециклинга (ре-
циклизации):

•• повторное использование отходов по тому же назначению, например сте-
клянных бутылок после их соответствующей безопасной обработки и марки-
ровки (этикетирования);

•• возврат отходов после соответствующей обработки в производственный 
цикл, например жестяных банок — в производство стали, макулатуры —  
 в производство бумаги и картона.
Для совокупности отходов и сбросов операцию рециклинга называют ре-
куперацией, для сбросов и порошкообразных, пастообразных отходов — ре-
генерацией, для сбросов и выбросов — рециркуляцией.
Утилизируемые отходы перерабатываются на месте их образования или 
на предприятиях, имеющих соответствующие оборудование и технологию. 
Неутилизируемые отходы в силу потери потребительских свойств в настоя-
щее время не могут найти применения в современном производстве. Они за-
хораниваются, если не представляют опасности для окружающей среды (ОС).

Рис. 1. Рациональный цикл «Производство — потребление — 
переработка»

С санитарно-гигиенической точки зрения отходы могут быть захоронены 
только после предварительного обезвреживания.
Машиностроительный комплекс является крупнейшим промышленным 
образованием, включающим в себя тяжелое, энергетическое, автомобильное, 
тракторное, сельскохозяйственное, химическое, нефтяное, строительное, до-
рожное, коммунальное машиностроение и другие отрасли промышленности.
Предприятия машиностроения располагаются чаще всего в крупных горо-
дах, и их вредные выбросы в окружающую среду неблагоприятно влияют на 
здоровье населения. Машиностроение загрязняет водный бассейн сточными 
водами травильных и гальванических цехов. Основными источниками загряз-
нения атмосферы на машиностроительных предприятиях является литейное 
производство, цеха механической обработки, сварочные и окрасочные цеха.
Одним из наиболее многотоннажных отходов машиностроительных пред-
приятий является металлолом (75 % всего количества образующихся отходов). 
Это готовое вторичное сырье, переработка которого налажена либо на этих 
же заводах, если они обладают своим литейным производством, либо на ме-
таллургических или соседних машиностроительных предприятиях. Кроме 
металлолома, образуются отходы бумаги, древесины, минеральных масел, 
резины, пластмасс, а также шлам.
Значительные объемы производства и определяющее положение в социаль- 
ной жизни городов ставят предприятия машиностроительного комплекса в 
разряд приоритетных в части комплексного решения природоохранных  
проблем.

1.2. Отходы основных переделов  
заготовительного производства

Рассмотрим виды отходов, которые образуются на основных переделах 
заготовительного производства.

Металлургическое и литейное производство

Массовое использование отходов производства в металлургии началось с 
изобретением во второй половине XIX в. мартеновских печей, а затем — конвертеров, 
позволяющих наряду с чугуном переплавлять лом черных металлов. 
В современных электросталеплавильных печах используют до 100 % лома.
При выплавке слитков в металлургии и отливок в литейном производстве 
происходит взаимодействие сплавов с печными газами и воздухом. Это приводит 
к потерям металла в виде невосстанавливаемых в условиях плавильного 
производства соединений: оксидов, нитридов и т. п. Некоторое количество 
сплавов остается в шлаках, формовочных смесях, впитывается футеровкой 
печи и ковша, рассеивается в виде мелких брызг при разливке, мелких ча-
стиц при обрубке и др. Эта часть сплавов теряется безвозвратно. Металл из 
шлаков извлекают посредством применения соответствующих технологий их 
вторичной переработки.

Основную массу отходов составляют литниковые системы, прибыли, из-
ложницы, поддоны для изложниц (до 21 %), а также брак слитков и отливок 
(до 5 %).

Кузнечное и прокатное производство

В процессе обработки слитков из деформируемых сплавов на прокатных 
станах, прессах, молотах и другом оборудовании образуется значительное 
количество отходов в виде кромок, концов, обрезков, заусенцев, обдирочной 
стружки и т. п. Некоторое количество сплавов теряется в виде мелкой струж-
ки и опилок при резке заготовок ножницами и пилами. Примерно треть всех 
отходов образуется из-за дефектов слитка. Основную массу отходов состав-
ляет некачественная часть слитка — прибыль. Снизить массу прибыли мож-
но улучшением теплоизоляции прибыльной части слитка.
При нагреве заготовок образуется окалина. Ее можно пускать во вторич-
ное производство (доменный передел). Количество окалины зависит от тем-
пературы нагрева и времени выдержки металла при высокой температуре. 
При увеличении скорости нагрева, применении защитной атмосферы, при 
иных способах нагрева (например, индукционного) можно снизить количе-
ство окалины.
При горячей объемной штамповке поковок образуется облой, который 
можно уменьшить применением заготовок и штампов рациональных конфи-
гураций. Облой наряду с другими отходами и браком продукции (в среднем 
0,5 %) поступает на переплав.

Сварочное производство и механическая обработка

Отходы при сварке конструкций образуются в виде сварочных шлаков, 
остатков электродов и материалов свариваемых заготовок.
При обработке резанием основным видом отходов является стружка, ко-
торую после удаления из рабочей зоны станков транспортируют для даль-
нейшей переработки, а также некоторое количество бракованной продукции.
Отходы при абразивной обработке содержат до 60 % металлических ча-
стиц, смешанных с абразивными частицами и смазочно-охлаждающими жид-
костями (СОЖ). Эти отходы также подвергают вторичной переработке для 
получения порошковых материалов.

1.3. Текущие и отложенные отходы

Отходы образуются не только в процессе изготовления машинострои-
тельной продукции — текущие отходы (металлическая стружка, облой, лит-
ники, металлургический шлак, брак и т. п.), но и по истечении срока ее служ-
бы — отложенные отходы. В последнем случае особое значение в процессах 
утилизации приобретают способы разделки габаритных конструкций на фраг-
менты для последующей переработки.