Таблица 1.10. Перечень, физико — химическая характеристика и состав отходов Приказ МПР РФ от 11.03.2002 N 115 Об утверждении Методических указаний по разработке проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (Зарегистрировано в Минюсте РФ 09.07.2002 N 3553)

Основные физико-химические свойства отходов

Теоретическая прочность определяется критическим напряжением, которое возникает при нагружении идеального бездефектного тела при достаточно низких температурах. Возникающее необратимое разрушение обусловлено взаимодействием между ионами, атомами и молекулами, образующими кристаллическую решетку данного тела.

Схема взаимодействия структурных элементов (ионов, атомов, молекул) внутри тела с такими же элементами на его поверхности представлена на рис. 6.1. Частицы на поверхности взаимодействуют только с некоторыми из соседних элементов. Определенная доля их энергии остается нескомпенсированной. Эту избыточную (свободную) энергию, отнесенную к единице площади поверхности, называют удельной поверхностной энергией. Она равна работе, необходимой для образования поверхностного слоя в изотермических условиях.

Работа, отнесенная к единице образованной площади, определяет также поверхностное натяжение а1ЮВ. Размерности удельной поверхностной энергии и поверхностного натяжения (Дж/м2) одинаковы, и числовые значения также совпадают.

По Оровану, теоретическая прочность (напряжение) определяется по формуле

где Е— модуль упругости 1-го рода; г — расстояние между зарядами.

Схема взаимодействия структурных элементов, расположенных внутри объема и на поверхности

Рис. 6.1. Схема взаимодействия структурных элементов, расположенных внутри объема и на поверхности

Поскольку параметры япов и г определить довольно сложно, предложено приближенное соотношение

Таким образом, реальная прочность материалов на порядок меньше теоретической.

Большая разность между теоретической и истинной прочностью объясняется тем, что в структуре реальных материалов присутствуют дефекты — отклонения кристаллической решетки — вакантные узлы в решетке, посторонние ионы в узлах решетки, избыточные электроны и положительные дырки, дислокации и др.

Дж. Тейлор предположил, что деформации в теле проходят по дефекту (дислокации). В основном это микродефекты — линейные дефекты-дислокации (краевые, винтовые и смешанные) и макродефекты — трещины, посторонние включения, неоднородности структуры. В частности, наличие даже небольшой трещины на поверхности тела или внутри него приводит к значительной концентрации напряжений на ее острие.

На рис. 6.2 показан брус, подвергнутый осевому растяжению силами F. При растяжении в поперечных сечениях бруса возникают нормальные напряжения:

где N— внутренняя сила; Л — площадь поперечного сечения бруса.

Наличие поверхностных или внутренних трещин уменьшает площадь «живого» поперечного сечения и соответственно повышает реальный уровень напряжений. Однако более значимый эффект — возникновение концентрации напряжений на острие тре

щины (а* на рис. 6.2), при этом а* >> а. Когда а* достигает критического значения сткр, элемент мгновенно разрушается.

Схема осевого растяжения бруса с макродефектами

Рис. 6.2. Схема осевого растяжения бруса с макродефектами

По Гриффитсу, критическое напряжение определяется как

где /кр — критическая длина трещины.

Трещина будет распространяться, если в кристалле накоплена значительная потенциальная энергия, позволяющая преодолеть энергетический барьер стабильности трещины и создать новую поверхность. Поэтому размеры трещины, вызывающие немедленное разрушение материала, зависят от его упругопластических свойств и напряжения.

Предлагаем ознакомиться  Какие выплаты положены врачам и социальным работникам

Количественные показатели — предел прочности на сжатие стсж и на растяжение стр — определяются по экспериментальному значению разрушающего усилия Р нормализованных образцов кубической или цилиндрической формы

где F— площадь сечения образца в плоскости, перпендикулярной усилию разрушения, м2.

Материалы по своим свойствам анизотропны вследствие их слоистости, наличия трещин, инородных включений, пористости и влажности, поэтому предел прочности при растяжении на порядок меньше, чем на сжатие. Модуль упругости Ев большинстве случаев изменяется в процессе нагружения (3—5,8) 104 МПа. Однако при расчете усилий и энергозатрат связь нормальных напряжений с относительной деформацией описывают законом Гука

По пределу прочности на сжатие асж материалы подразделяются (например, строительные материалы) на: породы мягкие

асж< 80 МПа; породы средней прочности асж= 80—150 МПа; породы прочные сусж = 150—250 МПа; породы особо прочные асж = 250-450 МПа.

Хрупкость — свойство материала разрушаться без заметных пластических деформаций. Она определяется числом ударов гири массой 2 кг, падающей каждый раз с высоты, превышающей предыдущую на 1 см, до разрушения образца. По числу ударов, выдерживаемых образцами, отходы делят на очень хрупкие (2 удара), вязкие (5—10) и очень вязкие (более 10 ударов).

У твердых тел наблюдается два основных типа разрушения:

  • 0 хрупкое — происходит, если предел прочности оказывается меньше предела упругости и материал перед разрушением испытывает лишь упругую деформацию. В таком материале необратимых изменений при разрушении не происходит;
  • 0 пластичное (или вязкое) — наблюдается у пластических материалов; при этом предел упругости ниже не только предела прочности, но и предела текучести, поэтому процессу разрушения предшествует значительная пластическая деформация и прочность существенно зависит от времени действия разрушающего усилия.

Опасность разрушения материала от развития трещин зависит от его вязкости. Стекло, керамика, каменные материалы разрушаются хрупко, а разрушение металлов, древесины, пластмасс носит вязкий характер, поэтому твердость и прочность как показатели, характеризующие механические свойства материала и его способность к обрабатываемости и измельчению, определяются по-разному. Это необходимо учитывать при дроблении отходов.

Твердость вычисляется как способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. При определении твердости пользуются шкалой Мооса или методами вдавливания. Испытания проводятся на относительно малых объемах материала, и имеющиеся в структуре дефекты практически не сказываются на показателях твердости.

Разрыхляемость — свойство материалов увеличиваться в объеме при дроблении, характеризуемое коэффициентом разрыхляемое™

где vnT— объем породы в твердом теле; vp — объем разрыхленной породы.

Для различных материалов коэффициент кр варьируется от 0,25 до 0,7.

Абразивность — способность перерабатываемого материала изнашивать рабочие органы машин. Показатель абразивности U оценивают в граммах износа эталонных бил (молотков), отнесенных к 1 т переработанного материала (г/т).

Предлагаем ознакомиться  Порядок получения водительского удостоверения на автомобиль после сдачи экзамена в ГИБДД

Испытание проводят на модели роторной дробилки. Берут 1 кг материала с частицами размером 10—20 мм и проводят трехразовое испытание, определяя показатель абразивности

U= V G @2 Л<7з/ <*),

где Aq — потери массы бил-образцов, мг; G{, G2, G3 масса проб перерабатываемого материала.

По этому параметру (от 1 до 500 г/т) все материалы делятся на следующие группы:

  • 0 неабразивные при U<</i> 1 г/т;
  • 0 малоабразивные при U= 1—8 г/т;
  • 0 средней абразивности при U = 8—65 г/т;
  • 0 высокой абразивности при U= 65—500 г/т.

Из строительных материалов к малоабразивным относятся известняк, каменный уголь, песчаник, а к материалам с высокой абразивностью — гранит, кварцит и базальт.

Крупность кусков характеризуется длиной, шириной и толщиной. Чаще используется условный диаметр куска, учитывающий его размеры различными способами — как диаметр окружности, описанной вокруг ширины и толщины куска, как среднее арифметическое или среднее геометрическое размеров.

Измельчение характеризуется степенью измельчения — отношением диаметра D кусков материала до обработки к диаметру d кусков после обработки:

Зерновой состав продукта измельчения определяется рассевом пробы на наборе сит с круглыми отверстиями. Масса выбираемой для этого пробы, кг, связана с диметром, мм, измельчаемого материала зависимостью

Для кусков крупностью до 40 мм применяют набор сит с шагом диаметром отверстий 5 мм. При размере выше 100 мм используют

шаг 10 мм, причем обязательно применяют сито с отверстиями диаметром 5 мм. Пробы на ситах с отверстиями диаметром 5,10, 15, 20 мм, остающиеся после рассева, образуют классы 0—5 (или -5); 5-10; 10-15; 15-20; остаток на сите 20 мм называют классом 20. По результатам взвешивания материалов отдельных классов определяют процентное содержание материала каждого класса в общей массе пробы и строят дифференциальные и интегральные кривые зернового состава материала.

В зависимости от физико-механических свойств материала выбирают метод дробления и измельчения: раздавливание, удар, истирание, излом и раскалывание. При переработке прочных и хрупких материалов используют раздавливание, удар и излом; прочные и вязкие материалы измельчают раздавливанием и истиранием; отходы средней прочности и хрупкие — ударом, раскалыванием и истиранием.

1.2. Физико-химические свойства отходов

Основные параметры, используемые в аналитике отходов разделяются на физические, химические и биологические. В то время как физические свойства отходов важны в основном при проведении с ними различных манипуляций, химические параметры описывают вещественные характеристики отходов, на основе которых оценивается их реакционная способность на случай переработки или захоронения.

Все чаще в аналитике используются и биологические методы исследования. Преимуществом данных методов является тот факт, что можно оценить воздействие, оказываемое отходом в комплексе. В табл. 3.3 представлен обзор основных исследуемых параметров в аналитике отходов.

Предлагаем ознакомиться  Беспроцентный заем работнику, правила расчета НДФЛ

Таблица 3.3

Обзор основных исследуемых параметров в аналитике отходов [23]

Физические параметры

описываются физические свойства материалов (вещества)

Объёмная плотность,

Прочность при сдвиге,

Теплотворная способность

Химические параметры

Исследование твёрдого вещества

Исследование общего содержания одного вещества или группы веществ

Единичный параметр:

Содержание воды,

Элементарный анализ,

(C,O, N, H, S),

Тяжёлые металлы,

Суммарный параметр:

Органический сухой остаток

Органически чистый углерод

Органический суммарный параметр

ХПК

Исследование элюата

Исследование растворимых, и при этом мобилизирующихся частиц при стандартных условиях

Единичный параметр:

Анионы (Cl–, 15.wmf16.wmf)

Суммарный параметр:

электропроводимость,

сухой остаток после выпаривания,

ХПК

Биологические параметры

Биологический параметр используют в процессах роста и обмена веществ, для описания влияний определённых субстанций

Респираторная активность

Самонагревание

БПК

Тест на токсичность

Определение основных свойств и параметров отходов служит главным образом для классификации отходов по таким показателям, как высокий/низкий потенциал загрязнения, которые могут быть использованы для выбора оптимального метода обезвреживания или переработки, а также определения некоторых качественных характеристик отходов, таких как содержание питательных веществ (для процесса компостирования) или теплотворной способности (для процесса термической обработки отходов) и т.д.

Таблица 1.10. перечень, физико — химическая характеристика и состав отходов приказ мпр рф от 11.03.2002 n 115 об утверждении методических указаний по разработке проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (зарегистрировано в минюсте рф 09.07.2002 n 3553)

Таблица 1.10

Приложения 1

к Методическим указаниям


ПЕРЕЧЕНЬ,

ФИЗИКО — ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

И СОСТАВ ОТХОДОВ ЗА ____ ГОД

┌────────────┬────────────┬─────────────┬────────┬──────────────────────────────────┐
│ Вид отхода │Производство│Технологичес-│Класс   │Физико - химическая характеристика│
│            │            │кий процесс  │опаснос-│             отходов              │
├───────┬────┼───────┬────┼───────┬─────┤ти для  ├────────┬───────┬─────────────────┤
│Наиме- │ Код│Наиме- │Код │Наиме- │ Код │окружаю-│Агрегат-│Раство-│Состав отхода по │
│нование│ по │нование│    │нование│     │щей при-│ное сос-│римость│   компонентам   │
│       │ФККО│       │    │       │     │родной  │тояние  │в воде,├────────┬────────┤
│       │    │       │    │       │     │среды   │        │г/100 г│Наимено-│Содержа-│
│       │    │       │    │       │     │        │        │H2O    │вание   │ние, %  │
├───────┼────┼───────┼────┼───────┼─────┼────────┼────────┼───────┼────────┼────────┤
│   1   │  2 │   3   │  4 │   5   │  6  │    7   │    8   │   9   │   10   │   11   │
└───────┴────┴───────┴────┴───────┴─────┴────────┴────────┴───────┴────────┴────────┘

В графах 1 и 2 указать код и наименование отхода по всему перечню образующихся отходов в соответствии с Федеральным классификационным каталогом отходов (ФККО)

В графе 3 указать наименование производств, на которых образовались данные отходы

В графах 4, 6 указать коды для машинной обработки (при наличии)

В графе 5 указать наименование технологических процессов, в которых образуются отходы

В графе 7 указать классы опасности для окружающей природной среды для всех образующихся отходов

В графе 8 указать наименование агрегатного состояния отхода каждого вида (жидкое, твердое)

В графе 9 указать растворимость отхода в воде

В графах 10 и 11 указать состав отхода. Следует перечислить все компоненты, входящие в отход, а также их содержание (в %).