"Что оставим археологам?"

Свалка, в просторечии помойка, очень информативна. Порывшись в ней, да простит меня читатель, можно многое почерпнуть об экономике, культуре, вкусах и пристрастиях, социальном статусе (по какому ведомству служат, чем питаются, отчего лечатся) жителей отдельного дома и большого региона. Археолог будущего, изучая нашу эпоху, возможно, обнаружит роскошные московские помойки начала 60-х с добротной резной мебелью, редкими изданиями книг, нарядами из бабушкиных сундуков и швейными машинками “Зингер”. А вот появилась заворожившая нас мебель из ДСП, самовоспламеняющиеся “Темпы” и “Рубины”, безмолвные холодильники “Север”. Густо пошла синтетика. В промышленных отвалах гусеничные траки, колеса и шестерни заметно уступили приборным платам и разъемам с драгметаллами, и все та же химия.

Главное: и того и другого стало очень много. Только бытовых отходов Москва вырабатывает около 3 млн. тонн. Что-то надо делать.

Одни ничего не предлагают. Просто сваливают, и гори оно синим пламенем. Оно и горит медленно и ядовито. Другие предлагают отделить органику, чтобы не пахло, и оставшееся спрессовать в брикеты. Хранить удобно и тому археологу работать легче будет.

Только сжигать, как вся цивилизованная Европа, говорят третьи. Чтоб никаких следов в культурном слое. Только первобытные черепки и летающие тарелки, на которых мы улетим отсюда, когда сожжем все.

Ладно, будем сжигать. Следует сказать, что Европа делает это не очень убедительно. В том же Париже на заводах сжигают все вместе при температуре около 1100°С, обеспечивая население свежими диоксинами. Правда, какая-то сепарация есть: для сбора пластика предусмотрены отдельные контейнеры. Но не следует преувеличивать сознательность граждан, даже французских, к тому же на глаз не всегда определишь материал отходов.

Новый комплекс для утилизации твердых бытовых и промышленных отходов разработан в подмосковных Химках, утопающих в этих самых отходах.

Руководитель проекта — В.Семенов, доктор технических наук, профессор, главный инженер завода НПО “Энергомаш”. Принципиально процесс не отличается от технолог французских мусоросжигающих заводов, закупленных правительством Москвы: загрузка, сжигание с разделением на металлическую, шлаковую и газовую фракции, фильтрация. В Химках все это делают очень грамотно.

Загрузка — дело нехитрое: сыпь да сыпь, лишь бы не мимо. Напомним только, что в нашем случае мусор не селекционный, не рафинированный тем более. Тут и труба самой неожиданной длины и конфигурации, и плита железобетонная… да мало ли чего: люди музеи создают из добытого на помойке.

В нашем случае все эти сокровища из машин сбрасываются в трехметровую воронку и далее в наклонный барабан, вращающийся, как бетономешалка. Вместе с толкателями создается эффект шнековой подачи. Мусор перемещается непрерывно и равномерно загружает печь. Если все же ком арматуры встанет поперек горловины — ничего страшного. Приемная воронка, смонтированная на тележке, откатывается от барабана, и можно легко (ломиком) наладить “пищеварение”. Груз очень уж негабаритный, в считанные секунды измельчают по технологии, базирующейся на открытии, сделанном Виктором Никоноровичем Семеновым. Об этом стоит рассказать отдельно чуть позже.

Сердце установки — печь. Традиционные, конструкции Ванюкова (изучать их Семенов ездил к медеплавильщикам в Норильск), не понравились: 150 мм внутренней футеровки из меди, стальной массивный корпус в рубашке водяного охлаждения.

В Химках сконструировали печь с принципиально иной термодинамикой — холодную печь (пат. 2085807). Стальной корпус с толщиной стенки 10 мм футерован изнутри профильным медным листом с пазами для водяного охлаждения. Толщина листа всего 10 мм, а на месте паза и вовсе тонко — 2 мм. Паять медный лист на заводе умеют: стыки получаются герметичными и прочными.

Этот внутренний радиатор обеспечивает такой интенсивный отвод тепла, что процесс горения идет в практически холодной печи. Даже внутренняя поверхность работает в оптимальном режиме, без перегрева. От эрозии ее защищает покрытие, стойкое к высоким температурам и агрессивным средам. Такая печь гарантированно защищена от прогаров с их катастрофическими последствиями. Кроме того, по расчетам, уменьшаются потери тепла, снижается металлоемкость конструкции, а главное, печь служит долго и надежно.

Рабочий режим горения 1550°С. Конструкторы рассудили так: для плавления всех железосодержащих сплавов этого достаточно, а тугоплавкие вольфрам, титан и пр. в отходах нетипичны (пока титановые лопаты еще не выработали ресурс на огородах). Все остальное — стекло, камень, бетон… — плавится при более низких температурах.

Надо сказать, не все металлы одинаково полезны при сжигании. А такие, как ртуть, кадмий, никель, цинк, олово, даже очень токсичны. Для их нейтрализации в зону горения подаются флюсы.

Печь трехкамерная. В двух первых отходы горят и плавятся. Непрерывное барботирование исключает образование застойных зон, ускоряет процесс горения. Жидкая составляющая накапливается во второй камере, где физически разделяется на металл и шлак. Металл сливают в изложницы, шлак и газы поступают в третью камеру. Отсюда хорошо прожаренный, экологически чистый шлак разливается в формы и с разными добавками может служить строительным материалом с заданными свойствами.

Много внимания конструкторы уделили газовой составляющей, богатой “витаминами”. Уже при 1250°С молекулы диоксинов в изнеможении распадаются на атомы и теряют свою губительную силу. Но враг коварен: стоит утратить бдительность, и атомы вновь ассоциируются.

В Химках (и только здесь) этот номер не проходит. Еще до фильтрации раскаленный газ попадает в холодильную ловушку, где за 15—20 с охлаждается от 1550 до 20°С (пат. 2109217). Такой резкий перепад исключает образование вторичных диоксинов. Остается почистить газ от механических примесей. И тут выигрыш: поскольку на фильтрацию он приходит холодным, фильтры служат надежно и долго.

Производство ракет требует максимальной надежности. Может быть из этого менталитета родился еще один блок. Очищенный воздух проходит через камеру с водяным аэрозолем. Вода, нагретая до 80°С (при охлаждении газов), распыляется форсунками и активно поглощает остатки хлора и пыли, после чего ни у экологов, ни у врачей вопросов не остается. Мощность установки определяется объемом печи. А поскольку печь монтируется из стандартных модулей кессонов, можно удовлетворить любые требования заказчика.

Не будем лукавить. Установки такой пока нет, как нет и денег на ее изготовление. Зато принципиальные узлы (загрузка, печь, охлаждение газов) не только грамотно просчитаны, но и испытаны. Авторитет же и опыт специалистов фирмы “Энергомаш”, сконструировавших и изготовивших сотни лучших ракетных двигателей, сомнению не подлежат.

ДИПЛОМ №88 НА ОТКРЫТИЕ

Если вы устали — не беда. Достаточно отдохнуть и подкрепиться. Хуже, когда устает металл. Тут и до катастрофы недалеко. Внезапное разрушение сварных швов нефтепровода, турбины двигателя, несущей конструкции моста — всему причиной микротрещины. Образуются они при растягивающих напряжениях, превышающих предел прочности металла. Процесс идет намного активнее с воздействием агрессивных сред и при термической обработке металла. Выявить их в процессе контроля не удается (на то они и микро). Механизм образования и развития трещин, например при пайке, сварке и других сложных процессах, во многом остается малоизученным. Давний интерес В.Семенова к проблеме напрямую связан с надежностью космической техники. Пайка конструкционных металлов со сложным легированием иногда приводила к полному и почти мгновенному разрушению изделия.

Исследования показали, что взаимодействие жидкометаллической среды припоя с твердым телом приводит к искажению кристаллической решетки в поверхностном слое. Металл теряет пластичность, как говорят специалисты, охрупчивается.

Процесс этот достаточно сложный. Отметим только, что в процессе пайки в интервале 700—850°С в металлах, особенно в дисперсионно-твердеющих сплавах, возникают максимальные внутренние напряжения, в сочетании с агрессивным воздействием припоя превышающие их предел прочности. Появляются трещины. Зародившаяся трещина с поверхности сплава начинает прогрессировать острым (всего один атом на вершине) клином. Расплав припоя как следящая система заполняет трещину и расклинивает ее. Этот процесс впервые наблюдал и зафиксировал в микрофотографиях профессор Семенов. Рост продолжается скачками с большой скоростью. Затем разрушение принимает спонтанный характер, когда магистральная трещина сливается с пустотами и трещинами внутри объема.

Ведущие российские ученые-материаловеды признали, что описанный механизм хрупкого разрушения отличается от известных концепций, а закономерность появления растягивающих напряжений в металле, достигающих предела прочности, под воздействием жидкометаллической среды, по сути, является открытием. Это и стало основанием для выдачи нашему ученому диплома на открытие от международной ассоциации авторов научных открытий.

Теперь, зная механизм разрушения, Виктор Никонорович предложил и способы защиты. Один из них предполагает снятие растягивающих напряжений изменением структурного и фазового состояний металла. Говоря проще, паять нужно тогда, когда он находится в пластичном состоянии. При этом напряжения отсутствуют и зарождение трещин исключено. Необходимую прочность можно придать уже готовому изделию. Другая технология создает барьерные покрытия на соединяемых металлах, нивелирующих агрессивное воздействие жидкометаллического припоя.

Семенов знает не только как предотвратить разрушение, но и как его сделать обвальным. Это пригодилось в проработке узла измельчения негабаритных компонентов, когда речь была об утилизации твердых бытовых и промышленных отходов. Технология разрушения оказалась так проста, а компоненты так обыкновенны, что стали предметом умолчания.

Контактный телефон ученого - (095) 573-14-47. Семенов Виктор Никонорович.