Лакокрасочные отходы и их утилизация

На производстве и в быту широкое применение находят лакокрасочные материалы (ЛКМ). С точки зрения практического использования, они имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими материалами, применяемыми в аналогичных целях, однако в результате их использования образуются отходы лакокрасочных средств, немалая часть которых обладает ярко выраженными опасными для людей и природной среды свойствами. Значительную часть отходов ЛКМ относят к токсическим промышленным отходам (ТПО). Таковыми считаются вещества и соединения, образующиеся в ходе производственных процессов, и оказывающие четко выраженное негативное воздействие на здоровье человека. От общего количества промышленных отходов ТПО составляют приблизительно одну десятую — одной пятую часть. Среди лакокрасочных материалов весьма велик процент ТПО, образующихся как в условиях промышленного производства, так и в быту. Этот факт, в сочетании с тем обстоятельством, что выход ТПО при производстве ЛКМ, а также при осуществлении работ по покраске в быту весьма велик, свидетельствует о том, что отходы лакокрасочных материалов представляют особенную опасность для здоровья людей и сохранности природных систем.

1. Разновидности ЛКМ
2. Особенности применения ЛКМ
3. Действие ЛКМ на окружающую среду и организм человека
4. Особенности обращения с токсичными отходами лакокрасочных материалов
   1. Агрегатное состояние
   2. Токсичность отходов ЛКМ
5. Учет последствий утилизации ЛКМ
6. Утилизация отходов лакокрасочных материалов
   1. Утилизация растворителей
   2. Утилизация отходов ЛКМ, применяемых в промышленности
   3. Утилизация тары, загрязненной ЛКМ

Разновидности ЛКМ

Сами по себе лакокрасочные материалы могут представлять из себя различные составы, выпускаемые промышленностью в жидком или порошкообразном виде, и находящие применение в различных отраслях промышленности, а также в быту. Основной способ применения ЛКМ – нанесение состава тонким слоем на изготовленные из разнообразных материалов поверхности. Выделяют следующие группы ЛКМ по их функциональному назначению:

1. Лаки – данные составы предназначены для создания на обрабатываемой поверхности прозрачной пленки малой толщины. При изготовлении лаков применяются различные по своим характеристикам смолы.
2. Краски – вещества, обладающие красящими свойствами, происхождение которых может быть как природным, так и искусственным. Существуют краски на органической и минеральной основе.
3. Эмали – покрытия, имеющие стекловидную структуру, нанесение которых обычно производят на металлические поверхности, при высоких температурах.
4. Шпаклевки – порошкообразные составы, используемые для создания ровных поверхностей перед нанесением краски.
5. Грунтовки – с нанесения этих составов начинаются малярные работы. Функцией грунта является повышение устойчивости к механическим воздействиям наносимого поверх него красочного слоя.
6. Также могут применяться в качестве антикоррозионных покрытий и для создания ровной поверхности перед покраской.

Существуют и другие классификации ЛКМ, например, в соответствии с их химическим составом: эпоксидные, масляные, перхлорвиниловые, алкидно-акриловые, кремнийорганические, органосиликатные и др. Более подробная классификация ЛКМ доступна на Википедии. Исходя из области применения, могут быть выделены и такие разновидности ЛКМ: водостойкие, термостойкие, атмосферостойкие, стойкие к воздействию агрессивных химических веществ, электроизоляционные и т.д.

Особенности применения ЛКМ

Как известно, изделия из металла могут быть подвержены коррозии. В области промышленного производства, для предотвращения коррозионных процессов общей практикой стало использование лакокрасочных материалов. Самая разнообразная продукция строительной, металлообрабатывающей, машиностроительной отраслей проходит процедуру нанесения ЛКМ. Лакокрасочные изделия, имеющие в своей основе органические растворители, особенно часто можно встретить в продаже, из-за их высоких эксплуатационных качеств:

• несложной процедуры нанесения;
• способности к созданию качественного покрытия на плохо пригодных для этого поверхностях (запыленных, подвергшихся неудачной покраске);
• способности к затвердеванию в условиях повышенной влажности и при невысоких температурах.

ЛКМ обладают сложным составом, в который могут входить различные наполнители, пигменты, пленкообразовательные компоненты и т.д. Важнейшим элементом таких смесей зачастую являются растворители органического происхождения, а в качестве пигментов применяются неорганические компоненты, например, соли тяжелых металлов. В промышленности лакокрасочные материалы наносятся на изделия в специально оборудованных покрасочных камерах, в процессе может происходить образование жидких, твердых или пастообразных отходов, а также воды, содержащей в себе следы загрязнения растворителями. Происходит также насыщение воздуха парами растворителей. Особенно вредными для здоровья людей следует признать летучие соединения органического происхождения, которые могут включать в себя растворитель, и которые накапливаются в атмосфере при работе с ЛКМ и сушке готового изделия. Также опасность представляют тяжелые металлы, содержащиеся в воздушной взвеси, образующейся при работе с ЛКМ и вещества, выделяющиеся при нагревании свеженанесенного лакокрасочного покрытия – это жирные кислоты, ангидриды, изоцианаты, формальдегид и т.д. В соответствии с ГОСТами, паспортами безопасности и прочими нормативными документами, устанавливается предельно допустимый уровень содержания тяжелых металлов и летучих соединений в воздухе рабочего помещения, при обработке изделий лакокрасочными материалами и их сушке.

Действие ЛКМ на окружающую среду и организм человека

Основная часть таких лакокрасочных материалов, как краски, растворители, лаки и эмали способны легко воспламеняться, а их пары взрывоопасны. Исключение составляют водорастворимые и вододисперсионные составы. Из этого следует заключение о недопустимости хранения значительных объемов ЛКМ на территории квартиры, дома и т.д. Время содержания ЛКМ нужно стараться свести к минимуму, при этом тщательно следя за соблюдением требований противопожарной безопасности. Органические летучие вещества, такие, как спирты, кетоны, эфиры, способны вызвать отравление организма, могут способствовать возникновению аллергических реакций. Стирол, этилбензол, хлорбензол – соединения, обладающие канцерогенными свойствами. Токсичные составляющие ЛКМ способны проникать в человеческий организм через кожные покровы, пищеварительную систему и органы дыхания. Проникновение вредных соединений через органы дыхательной системы представляет большую опасность, чем их попадание в организм через пищеварительный тракт, так как в таком случае они очень быстро разносятся с кровью по всем тканям и органам. В легкие поступает воздух, смешанный с парами растворителя, а также аэрозоль, в котором может содержаться краска в виде жидкости и твердые компоненты. Вредное воздействие растворителей в значительной степени зависит от их летучести – этот параметр влияет на то, как быстро произойдет загрязнение воздуха внутри помещений. Большинство растворителей отрицательно влияют на состояние здоровья человека. Незначительные их концентрации вызывают состояние возбуждения, а более серьезные могут стать причиной возникновения головокружений, головных болей, агрессивного поведения, тошноты и рвоты. Такие растворители, как бензин, ацетон и разнообразные спирты способны поражать слизистую верхних дыхательных путей, глаз, а также приводить к возникновению аллергических и воспалительных заболеваний кожных покровов. Проникновение токсичных веществ через пищеварительную систему может произойти во время еды (руки не были вымыты после обращения с ЛКМ) или при курении.

Особенности обращения с токсичными отходами лакокрасочных материалов

Оценивая степень вредного воздействия отходов лакокрасочных материалов, нужно принять во внимание три следующих важных момента:

1. Агрегатное состояние отхода.
2. Токсичные свойства данного отхода.
3. Последствия, которые могут наступить при использовании тех или иных технологий утилизации отхода.

Агрегатное состояние

До 80% ЛКМ, применяемых по всему земному шару, представляют из себя смеси, в состав которых, помимо разнообразных добавок и пленкообразующих компонентов входят органические растворители. Их содержание в ЛКМ может достигать 50%, что обеспечивает жидкое или полужидкое состояние всей смеси. При осуществлении работ по нанесению лакокрасочных материалов на обрабатываемой поверхности образуется покрытие в виде ровной тонкой пленки, защитные и эстетические качества которой напрямую зависят от того, как быстро и насколько полно улетучивается из первоначальной смеси растворитель. Учитывая то, какое количество ЛКМ ежегодно используется по всему миру, эксперты приходят к выводу, что общий объем выброшенных в атмосферу органических растворителей приближается к двум десяткам миллионов тонн в год. Большинство растворителей являются токсическими веществами и оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье людей. Решением проблемы может стать постепенный переход от ЛКМ на основе органических растворителей к водоэмульсионным, порошковым и тиксотропным смесям. Перспективными в этом отношении также считаются передовые методики нанесения краски безвоздушным способом, с использованием электростатического поля.

Токсичность отходов ЛКМ

Отходы лакокрасочных материалов, как и сами ЛКМ, являются многокомпонентными смесями, в состав которых входит множество составляющих, часть из которых может обладать токсическими свойствами. К этим составляющим относятся красители, пленкообразующие элементы, стабилизаторы, в случае с красками на эпоксидной основе – отвердители. Пленкообразующие элементы лакокрасочных материалов быстро переходят в твердое состояние в процессе поликонденсации и полимеризации, что приводит к ослаблению их вредных качеств. Однако в составе ЛКМ могут присутствовать и компоненты особого назначения, как правило, также оказывающие вредное токсическое воздействие. В первую очередь это относится к тяжелым металлам (свинец, хром, кадмий, ртуть), содержащимся в используемых промышленностью составах для антикоррозионной обработки. Сюда же относятся биоциды, добавляемые в краски, применяемые для покраски судов и предотвращающие нарастание на их корпусах морских организмов. Технология изготовления подобных смесей значительно изменилась за последние тридцать лет, постепенно осуществляется переход к использованию компонентов с меньшей токсичностью. Например, вместо биоцидов, содержащих мышьяк, ртуть или олово применяются вещества на основе цинка и меди, пиретроиды. Также стоит упомянуть о железном сурике, пришедшем на смену свинцовому, и о произведенной по настоянию Международной организации здравоохранения и Международной организации труда замене бензола на толуол с ксилолами. Благодаря этому вопрос о захоронении отходов лакокрасочных материалов данных групп в настоящее время стоит не так остро, и данный метод утилизации может применяться в крайних случаях. Отходы лакокрасочных материалов можно отнести к технологичным, что означает их пригодность для вторичного применения в промышленности. Например, они могут быть задействованы в качестве добавок при производстве стройматериалов, а также применяться в создании красок, используемых при внешней покраске зданий и сооружений или для дорожной разметки.

Учет последствий утилизации ЛКМ

Утилизация отходов лакокрасочных материалов может быть произведена различными путями. Выбор способа ликвидации или захоронения отхода, так же, как принятие решения об их принципиальной возможности, осуществляется исходя из того, какие последствия могут наступить в результате для природы и здоровья людей. Особенное внимание следует уделить утилизации отходов лакокрасочных материалов путем сжигания. В этом случае очень важным является подбор температурного режима и производимая токсикологами оценка вредоносности образующихся при горении веществ и соединений. Данные исследований свидетельствуют, что температурную обработку большинства разновидностей отходов ЛКМ желательно осуществлять при 300-800 градусах по Цельсию, а при определении токсичности руководствоваться не только величиной показателя МЛК50 (наименьшее количество подвергаемого сжиганию материала, приводящее к гибели 50% подопытных животных), но и учитывать одновременное воздействие окиси углерода.

Утилизация отходов лакокрасочных материалов

Отличительной особенностью утилизации лакокрасочных отходов является то, что каждая из разновидностей ЛКМ перерабатывается в соответствии со специально для нее разработанной технологией, при соблюдении специфических условий. Также, природоохранное законодательство предписывает в обязательном порядке, помимо самих отходов ЛКМ, подвергать утилизации все входившие с ними в соприкосновение материалы и вспомогательные изделия. Таким образом, все мероприятия по утилизации отходов лакокрасочных материалов могут быть отнесены к следующим основным направлениям:

1. Утилизация ЛКМ, представляющих собой отходы деятельности предприятий, на которых осуществляется производство данного вида продукции, либо ее практическое применение.
2. Переработка лакокрасочных материалов, непригодных к дальнейшему использованию по причине истечения срока годности или из-за утраты рабочих качеств.
3. Утилизация оберточного материала, емкостей и прочей тары, применявшейся для хранения ЛКМ и подвергшейся загрязнению.

Утилизация растворителей

Одним из наиболее часто применяемых способов утилизации растворителей является метод рекуперации. В основе его лежит явление адсорбции, суть которого заключается в том, что пористое вещество-адсорбент поглощает пары утилизируемого вещества. В качестве адсорбентов могут применяться различные составы, например, с содержанием углерода (активный уголь), или минеральные (силикагель). Адсорбция протекает особенно эффективно в том случае, если поры адсорбента по своим размерам в несколько раз превосходят величину молекул вещества, подвергающегося поглощению. При увеличение температурных показателей выше определенного значения интенсивность адсорбции резко падает, причиной чему служат ускоренные тепловые перемещения молекул газов. Это явление может быть использовано для извлечения поглощенного вещества из адсорбента. Для рекуперации растворителей используются непрерывный и периодический циклы. Адсорберы, работающие в непрерывном режиме, характеризуются тем, что поглотительный слой в них перемещается в пределах рекуперационной установки с последовательным прохождением зон десорбции и адсорбции. Среди преимуществ рекуперации в непрерывном цикле выделяют:

• возможность осуществления процесса в автоматическом режиме;
• компактные размеры используемого оборудования;
• уменьшение энергетических затрат на сменяющие друг друга процессы нагрева и охлаждения установки;
• высокоскоростная обработка потоков;
• эффективное использование адсорбентов.

Непрерывность процесса в современных адсорберах достигается благодаря использованию угольной ткани с адсорбционными свойствами, перемещаемой перпендикулярно направлению тока газа. Рекуперация, осуществляемая в периодическом цикле, предполагает прохождение воздуха, насыщенного парами растворителя, через статичный слой вещества-адсорбента, с последующим извлечением подвергающегося утилизации растворителя из адсорбента.

Утилизация отходов ЛКМ, применяемых в промышленности

На предприятиях, относящихся к различным отраслям промышленности, широко применяются разнообразные лакокрасочные материалы, нанесение которых чаще всего происходит в специально оборудованных окрасочных камерах, при помощи краскопультов. Конструкция данных камер предполагает постоянную откачку воздуха, в котором, кроме паров растворителя, присутствуют мелкие частицы краски. По стенкам камеры стекают струи воды, образующие гидрофильтры – сплошные водяные завесы, на которых задерживаются частицы ЛКМ, вынесенные из рабочей области камеры потоком воздуха. Эти остатки лакокрасочных материалов смываются водой в так называемую ванну камеры для окраски. Таким образом может быть собрано до 50% подвергшейся распылению краски. Ванны впоследствии очищаются, собранные загустевшие ЛКМ помещаются в тару и в качестве отходов производства отправляются на утилизацию. Наиболее перспективным способом утилизации отходов лакокрасочных материалов в промышленности является их регенерация. Данная технология предполагает осуществление таких процессов, как сбор отходов с последующей сортировкой, удаление влаги с помощью нагревания, добавление растворителя, диспергирование, манипуляции по очистке, доведение путем разбавления до необходимой вязкости, упаковку. На разных этапах регенерации ЛКМ в промышленности может использоваться такое оборудование, как диссольверы, различные смесители, бисерные мельницы, краскотерки, центрифуги, разные виды фильтров и др. Полученные после регенерации лакокрасочные материалы чаще всего применяют для покраски деталей, внешний вид которых не имеет большого значения, и для создания промежуточных слоев в случае окрашивания со многими слоями. Шпатлевку и грунтовку после регенерации можно применять по их обычному назначению. Регенерация красок предполагает учет их химического состава, физического состояния, токсичности и огнеопасности. Например, краски с содержанием масел не могут быть подвержены регенерации, потому что получающийся продукт не обладает свойствами, позволяющими использовать его в качестве ЛКМ. То же можно сказать о красках различного состава, смешанных друг с другом. Подобные разновидности отходов лакокрасочных материалов подвергаются захоронению или сжиганию. Для сжигания отходов ЛКМ применяются установки особой конструкции, позволяющие обезвреживать отходящие газы – при этом прекрасно себя зарекомендовали относительно маломощные передвижные установки. Если объем подвергающихся сжиганию отходов достаточно велик, появляется возможность утилизировать тепло образующихся дымовых газов и собирать с фильтров накапливающиеся там оксиды металлов и прочие могущие представлять ценность элементы. Захоронение ЛКМ разрешается осуществлять лишь на специально оборудованных для этих целей полигонах, с разрешения региональных органов надзора за экологической ситуацией.

Утилизация тары, загрязненной ЛКМ

После использования лакокрасочных материалов остается загрязненная ими тара, которая тоже является разновидностью отходов производства. Исходя из состава ЛКМ, оставшейся от них таре присваивается 2-4 класс опасности. Для утилизации этого вида отходов применяются следующие способы:

• захоронение на специально оборудованных полигонах;
• сжигание;
• измельчение с последующей переработкой;
• очистка от остатков ЛКМ и повторное использование.