Briketování nekovových odpadů

V posledních letech se technologie briketování odpadu úspěšně prosadila i v České republice. Její využití v této oblasti může přinést značné úspory. Některé naše domácnosti již spalují ekologické brikety z dřevního odpadu nebo odpadu z papíru.

Briketování se průmyslově využívá při zpracování částic nekovových i kovových odpadů. Výsledným produktem procesu jsou brikety obvykle válcového tvaru různého průměru a výšky, ale i tvarů jiných. Odpad slisovaný do briket je dále lépe zpracovatelný či jinak využitelný. Brikety z hořlavých materiálů, např. odpadů ze dřeva (štěpky, třísky, piliny a prach), slámy, uhlí, papíru, buničiny, tabáku apod. se většinou využívají energeticky (spalováním).

S odpady z nespalitelných materiálů, např. prachem z filtrů odsávacích zařízení či brusným prachem se po jejich slisování snadněji pracuje. Po slisování se podstatně zmenší objem odpadu, což usnadňuje manipulaci s materiálem a zároveň se snižují náklady na jeho přepravu, příp. uložení na skládce.

Model briketovací komory

Výrobci a prodejci briketovacích lisů (až na výjimky) považují informace o používaných briketovacích tlacích za svoje "know-how" a širší technické veřejnosti je neposkytují. Data publikovaná v literatuře jsou těžko využitelná, neboť se pohybují ve velmi širokých mezích (od 31,5 do 1000 MPa).

Objektivní technologické parametry briketování byly proto získány na jednoduchém funkčním modelu briketovací komory, a to ve dvou velikostech - průměru 40 mm a 50 mm.

Největší předností použitého řešení je jednoduchá obsluha a nízké materiálové i výrobní náklady. Nedostatkem jsou poněkud odlišné poměry oproti "kontinuálně" pracujícímu briketovacímu lisu. Při briketování totiž dochází k ohřevu lisovací komory, což při první etapě zkoušek nebylo zohledněno.

Základním cílem provedených experimentů bylo stanovení vlivu briketovacího tlaku na jakost briket, hodnocenou kvalitativně (vizuálně) a kvantitativně (pevnostními vlastnostmi). Je zřejmé, že při použití příliš nízkého briketovacího tlaku bude vzniklá briketa nekvalitní a při následné manipulaci bude poškozována, bude se "rozpadat". Naopak, při použití příliš vysokého tlaku vyrobíme sice kvalitní a pevnou briketu, ale vynaložíme zbytečně mnoho energie.

Otázkou tedy je, zda existuje "optimální hodnota briketovacího tlaku", při které je vyrobená briketa dostatečně kvalitní při úměrném vynaložení energie.

Provedení experimentu

Zdrojem síly potřebné pro briketování byl univerzální trhací stroj ZDM 50 s maximální silou F_max = 500 [kN], mezi jehož tlačné desky byl model briketovací komory při zkouškách umístěn. Tato síla umožňuje při průměru pístu 40 mm dosažení briketovacího tlaku kolem 400 MPa, při průměru pístu 50 mm pak kolem 250 MPa. Jak se ukázalo při předběžných zkouškách, jsou tyto tlaky dostatečné pro briketování všech nekovových, a většiny kovových materiálů.

Při zkouškách byly jednotlivé navážky nasypány do briketovací komory a zatěžovány postupně rostoucími silami vyvozujícími různé briketovací tlaky. Pro posouzení pevnosti briket byla použita zkouška při nejméně příznivém způsobu zatížení -zkouška rozštěpem a tlakem, přičemž u obou zkoušek byla vždy zjišťována maximální síla potřebná k porušení brikety. Při numerickém zpracování naměřených hodnot byla vypočítána hustota materiálu a síla na porušení brikety v rozštěpu, oba parametry v závislosti na použitém briketovacím tlaku.

Vyhodnocení

Při zkouškách briketování vybraných nekovových odpadů při zatěžování v rozštěpu byla sledována závislost hustoty zkoumaného materiálu na briketovacím tlaku a závislost síly potřebné na porušení brikety rozštěpem přepočítaná na jednotkovou délku brikety na briketovacím tlaku.

V souladu s předpokladem lze konstatovat, že namáhání na tlak je z hlediska kompaktnosti brikety podstatně příznivější než namáhání na rozštěp.

Briketování se v praxi využívá pro zpracování nejrůznějších odpadů. S ohledem na jejich rozmanitost nejsou příslušnými předpisy (až na výjimky) stanoveny požadavky na hustotu vyrobených briket, ani na jejich pevnostní charakteristiky. V praxi většinou postačuje, aby se brikety neporušovaly při manipulaci s nimi, případně aby byly kompaktní do doby jejich dalšího libovolného zpracování. Pouze norma DIN 51731 požaduje hustotu briket pro energetické účely (tedy spalování) vyrobených z odpadů dřeva v rozmezí 1000 až 1400 kg.m^-3.

Zhodnotíme-li výsledky provedených experimentů z tohoto hlediska, lze konstatovat, že pro dosažení normou požadované hustoty při briketování zkoušeného dřevního odpadu (dřevo -prach a dřevo -hobliny) postačují tlaky vyšší než zhruba 100 MPa.

Podle názoru autora tyto brikety sice již splňovaly výše uvedený požadavek na hustotu, ale jejich pevnost nebyla ještě dostatečná. Dostatečně pevné brikety byly vyrobeny při lisovacích tlacích 200 až 250 MPa. Další růst tlaku samozřejmě vedl ke zvyšování hustoty briket i k růstu síly potřebné k jejich porušení, ale zároveň docházelo i k růstu nákladů na briketování.

Doc. Ing. Milan Brožek, CSc.

KMaST TF ČZU v Praze