Рассмотрены технологии и оборудование для утилизации и переработки железобетонных конструкций с извлечением лома черных металлов и получением товарной бетонной фракции. Отмечены технологические процессы, ориентированные на работу в отдаленных районах. Даны конструктивные особенности и преимущества данного специализированного оборудования, факторы, определяющие экономическую эффективность его использования.
Ключевые слова: утилизация железобетона, переработка лома, технологическое оборудование, экономические преимущества.
В России в 1995–2007 годах происходил массовый вывод из эксплуатации низко эффективных мощностей предприятий и техники, еще советской постройки, что позволило России войти в число ведущих мировых экспортеров лома.
Так в 2005 году Россия заняла 1ое место в мире по экспорту лома черных металлов -12,6 млн т, из которого 10,8 млн т. было отгружено морем [1]. В преддверии дефолта 2008 года российский экспорт лома несколько снизился и составил 7,91 млн т (2009г.), из которых 4,82 млн т — морской экспорт [2]. На фоне стремительного роста мирового производства стали и высоко спроса на стальной лом и высоких цен Россия вновь вернулась в тройку ведущих мировых экспортеров лома.
Глобальный экономический кризис привел к сокращению потребности в ломе и падению цен на мировых и региональных рынках, что сделало ломозаготовку в отдаленных районах страны экономически не выгодной. В кризисный для отрасли 2009 год экспорт лома снизился до 3,7 млн тонн (морем 2,67 млн т) [3]. Кроме того, в последние годы на лом сдаются в основном металлоконструкции, машины и оборудование уже производства России, первых лет работы в условиях рынка, когда видимое потребление стали в стране существенно сократилось [4]. Эта тенденция проявляется и других республиках СНГ.
Сбор лома в целом в странах СНГ в 2013 году упал на 7 %, а его экспорт за пределы СНГ снизился на 8 %. до 4,9–5 млн тонн. Существенное уменьшение сбора и потребления лома за 2012–2013 г.г. отмечено на Украине — на 27 и 24 % соответственно. В России по итогам 2013 г показатели сбора лома снизились на 11–12 %, потребление на 4 % (к 2012г.).
В тоже время по прогнозу производство стали в России к 2020 г. вырастет на 13 % (в том числе на 25 % — конвертерной и на 47 % — электростали) [4]. Потребность в ломе при таком прогнозе по экспертным оценкам вырастет до 28 млн т, или на 35 %, по сравнению с относительно благополучным докризисным 2007 годом, что приведет к определенному дефициту лома и необходимости задействовать дополнительные вторичные ресурсы [5,6].
В кризисных условиях мировой и отечественной экономики экспорт лома для многих предприятий отрасли заготовки и переработки вторичных металлов является основным источником пополнения валютных средств и инвестирования в новое оборудование. По данным ГТК РФ экспорт лома и отходов черных металлов России сократился в 2013 году до 3,75 млн тонн (против 4,3 млн т в 2012 году) [7, 8].
За последнее годы в структуре ломообразования произошли некоторые изменения — снизилась доля оборотного лома (около 20 % в объемах образования и потребления лома) из-за совершенствования процессов непрерывной разливки стали [9, 10]. Проявляется тенденция роста образования нового лома, около 15 % всего ломообразования, преимущественно за счет транспортного и строительного лома [11, 12, 13].
За последние десять лет доля машиностроения как генератора лома сократилась с 48 % до 35 %, доля строительства выросла с 28 до 38 %. Строительный лом и лом транспортных средств — две позиции в структуре ломообразования, по которым имеет место неуклонного роста абсолютных объемов и доли в общем объеме ломозаготовки в стране.
Генеральным направлением в увеличении ломосбора и роста степени рециклинга черных и цветных металлов является использование новых технологий и высокопроизводительного оборудования [14,15]. А также внедрение передового зарубежного опыта [16].
Ранее стальной лом из ЖБИ в нашей стране не извлекался. Однако в последние годы, в связи с массовым сносом блочных домов первых массовых серий в крупных городах России начала внедряться технология переработки ЖБИ, по которой производится разборка зданий, сооружений; вывоз образовавшихся строительных отходов и строительного мусора на переработку, с целью выделения бетонной фракции, пригодной для использования в дорожном строительстве, стального лома и остатка строительного мусора, подлежащего захоронению. Для этого применяются стационарные комплексы, обеспечивающие дробление ЖБИ до фракций требуемых размеров и выделение железных включений [17]. Такие комплексы экономически оправданы при гарантированном и стабильном объеме переработки исходного сырья и при небольших расстояниях перевозок.
В тоже время в стране происходит накопление отслуживших свой срок сооружений и зданий из железобетона, которые территориально отдаленны от крупных городов, где организована переработка ЖБИ. В последние годы в передовых зарубежных странах был разработан комплекс оборудования для рециклинга ЖБИ в отдаленных районах и возвращения образующихся материалов во вторичный оборот. Этот комплекс состоит из экскаватора и комплекта навесного оборудования, в который входят:
Механические ножницы по бетону и арматуре являются основным инструментом для демонтажа железобетонных конструкций. Производительность-до 12–16 циклов в минуту. Резка выполняется в пределах вылета стрелы экскаватора (с гидравлическим приводом). В центре ножниц встроены стальные лезвия, что позволяет резать трубы и арматуру (Рис.1).
Рис. 1. Универсальные ножницы
Рис. 2. Ножницы для металла
Механические ножницы для резки стали и для ломозаготовки предназначены для обработки лома стальных сварных балок, швеллеров, уголков, они производят до 12–14 циклов в минуту (Рис.2). Лезвия легко заменяются и переустанавливаются благодаря специальной системе быстрого съема. Смонтированные на конце стрелы ножницы выполняют резку в любой позиции в пределах вылета стрелы. Наиболее эффективны при ломозаготовке и утилизации стальных ферм, мостов, мачт, павильонов. Применяются как для стальных, так и алюминиевых конструкций.
Широкозахватные ножницы для резки арматуры на прутки — обеспечивают дробление арматуры на куски (длиной обычно от 60–150 мм) с целью увеличения удельной плотности лома до значений, соответствующих маркам товарного лома [18]. Они имеют механический привод. Ширина захвата (типовых конструкций) 570–610 мм (Рис.3).
Рис. 3. Измельчитель арматуры
Рис. 4. Измельчитель бетона
Измельчитель бетона — навесное оборудование на стрелу, дробит бетонные балки, плиты, перекрытия на щебень фракции 6–12 см, используемый в дорожном строительстве (Рис.4.). Для демонтажа особо прочных монолитных железобетонных конструкций в состав оборудования включают и навесной гидравлический молот (Рис.5).
Рис. 5. Гидравлический молот
Рис. 6. Грейфер для лома
Гидравлический полноповоротный грейфер для лома предназначен для погрузки (Рис.6).
Экскаватор с комплектом сменного оборудования всегда готов к изменению характера работ — от сноса бетонных зданий и сооружений, до разделки на лом стальных конструкций, судов и прочее. При сезонных спадах в объемах работ, неблагоприятной конъюнктуре цен на лом, экскаватор можно перевести и на землеройные работы ковшом. Ковш также используется при отгрузке строительного мусора. Это обеспечивает высокую загрузку техники в течение и ее окупаемость, снижает инвестиционные риски.
Данная технология требует минимума техники. Современные конструкции экскаватора и сменного оборудования позволяют осуществлять замену навесного оборудования одним экскаваторщиком без тяжелого ручного труда. Часть оборудования экскаваторщик заменяет не выходя из кабины. Смена более сложного оборудования требует операций по отключению/подключению системы гидравлики. Для вывоза фракций измельченного бетона и мусора целесообразен большегрузными самосвалами, а при местных перевозках по бездорожью — составами из трактора и прицепа-самосвала [19].
По этой технологии отделение арматуры, стальных балок и др. металла выполняет стрелой экскаваторщик при работе универсальными ножницами. Некоторые остатки не извлеченного металла дробятся и попадают в товарную смесь для дорожного покрытия. Они не оказывают отрицательного воздействия и даже улучшают прочностные характеристики покрытия, и тем самым также вовлекаются во вторичный полезный оборот.
При увеличенном объеме работ по сносу в зарубежной практике также применяют модифицированную схему, в которой работают 2 экскаватора- один все время меняет навесное оборудование, другой экскаватор-разрушитель постоянно работает с более производительной поворотной головкой универсальных ножниц, которая при монтаже требует больше времени на наладку (Рис.7).
Рис.7. Полноповоротные универсальные ножницы.
Экскаваторы-разрушители имеют высокую стрелу для разборки многоэтажных зданий и, обычно, телескопическую систему подъема кабины для улучшения обзора, а в наиболее производительных механизмах на конце стрелы устанавливают еще и видеокамеру, передающую изображение на дисплей экскаваторщику. На объекты с еще большим объемом работ по сносу целесообразно перемещать мобильный дробильно-сортировочный комплекс с магнитным сепаратором. Вначале экскаватор осуществляет разборку здания.Через мобильный комплекс пропускается весь объем раздробленного сырья, с извлечением магнитной сепарацией до 95 % железного лома. По завершении работ комплекс перемещают на соседнюю площадку, а экскаваторы переходят к отгрузке на транспорт лома, бетонных фракции и отправке строительного мусора. За рубежом для перевозок шире используют крупнотоннажные контейнеры с открытым верхом [20, 21]. В странах Западной Европы при доставке лома они экономически более эффективны [22,23].
В свое время активное развитие технологии переработки ЖБИ дала правительственная программа ФРГ по ликвидации блочных зданий и различных железобетонных объектов на территории бывших воинских частей Группы советских войск в Германии. Были полностью рекультивированы значительные территории военных полигонов и воинских частей, демонтированы и переработаны сборно-железобетонные здания казарм, складов, гаражей, а также железобетонных сооружений оборонительного характера.
Для этой технологии характерно в основном местное использование производимой — щебеночной фракции для улучшения состояния покрытия местных дорог, грузовых дворов предприятий, складских площадей, токов сельхозпроизводителей и прочее. В зарубежной практике демонтаж отдаленных конструкций из ЖБИ рассматривается как экологическая услуга, развитие которой стимулируется и субсидируется государством. Заказчиком услуги выступает организация, куда поступает бетонная фракция. Организация — производитель работ получает доход: от продажи товарного лома; от продажи товарной фракции бетонного щебня третьим лицам: от государства, в рамках экологической программы за объем выполненных работ по сносу конструкций из ЖБИ, и от основного заказчика — за объем работ по улучшению дорожного полотна. Технология заслуживает более широкого применения в отечественной практике и в работе ломоперерабатывающих специализированных предприятий.
Литература:
1. Кириченко С. А., Кириченко А. С. Экспорт лома и макроэкономические тенденции // Вторичные металлы. 2008. № 1. С.44–50.
2. Кириченко С. А. Перевозка лома через морские порты России // Вторичные металлы. 2009. № 2. С.12–13.
3. Кириченко С. А., Кириченко А. С.Упущенные возможности при морском экспорте лома // Вторичные металлы. 2009. № 6. С. 21.
4. Уточкин Ю. И., Семин А. Е. Электросталеплавильное производство в России должно преодолеть тридцатилетнее отставание // Электрометаллургия. 2004. № 6. С. 2.
5. Чижиков А. Г., Черноусов П. И., Чижикова И. И. Сырьевая безопасность предприятий черной металлургии РФ // Вторичные металлы. 2010. № 5. С. 32.
6. Чижиков А. Г., Семин А. Е., Черноусов П. И. Среднесрочный прогноз ситуации на рынке черных металлов // Вторичные металлы. 2011. № 6. С.29–30.
7. Сипаро К. А., Ермолов В. М., Кириченко И. С. Экспорт лома черных металлов. Перевалка лома через российские порты // Вторичные металлы. 2014. № 3. С. 36–39.
8. Сипаро К. А. Перевалка российских внешнеторговых грузов в отечественных и зарубежных портах // Интегрированная логистика. 2014. № 3. С. 20–23.
9. Сёмин А. Е., Смирнов Н. А.От лома до качественной стали // Электрометаллургия. 2008. № 5. С. 44–46.
10. Кириченко А. С., Сипаро К. А., Букин А. В. Экспорт черного лома и проблемы обеспечения морских перевозок // Вторичные металлы. 2014. № 5. С. 20 -23.
11. Серегин А. Н., Кириченко А. С. Авторециклинг в московском регионе// Вторичные металлы. 2013. № 5. С. 41–44.
12. Чижиков А. Г., Семин А. Е., Чижикова И. И. Автомобильный лом в структуре металлофонда России и технические решения по его утилизации // Электрометаллургия. 2010. № 4. С. 31–36.
13. Ратнов А. С., Черноусов П. И. Использование строительного металлолома // Вторичные металлы. 2012. № 2. С. 47–50.
14. Юсфин Ю. С., Черноусов П. И. Утилизация вторичных материальных ресурсов // Металлург. 1998. № 2. С. 30.
15. Серегин А. Н., Ермолов В. М., Степанян А. С., Арсентьев В. А. Технологии и оборудование для утилизации металлосодержащих отходов // Вторичные металлы. 2009. № 5. С. 48–51.
16. Кириченко В. Н. Ломоперерабатывающие предприятия Европы // Рынок вторичных металлов. 2003. № 6. С.38–40.
17. Кириченко А. С. Лом из железобетона // Вторичные металлы. 2010. № 1. С.46–47.
18. Супрун В. Н., Семин А. Е. Плавление лома и предъявляемые к нему требования // Рынок вторичных металлов. 2007. № 2. С.24–26.
19. Кириченко В. Н. Спецтехника для перевозки лома// Рынок вторичных металлов. 2007. № 1. С. 68–68.
20. Гагарский Э. А., Кириченко С. А., Кириченко А. С. Развитие контейнерных перевозок лома // Бюллетень транспортной информации. 2009. № 2. С. 18–21.
21. Гагарский Э. А., Кириченко С. А., Кириченко А. С. Развитие перевозок насыпных и навалочных грузов в универсальных контейнерах // Бюллетень транспортной информации. 2010. № 4. С. 14–18.
22. Гагарский Э. А., Кириченко С. А. Перевозка металлолома в крупнотоннажных контейнерах // Морские порты России. 2010. № 8. С. 68–70.
23. Гагарский Э. А., Кириченко С. А., Трихунков М. Ф.Тенденции развития контейнерных транспортно-технологических систем на современном этапе // Бюллетень транспортной информации. 2011. № 2. С. 3–7.
