В статье авторы пытаются обозначить способы и виды утилизации отработанных резинотехнических изделий.
Ключевые слова: пиролиз, термический метод, деструкция.
Методы утилизации и переработки отработанных шин во всем мире делятся на 2 основные категории: физико-механические и термические методы обработки. Физические и механические методы обработки включают дробление шин в крошку, восстановление до вторичного использования, дробление взрывом и бародеструкцию.
Термические методы включают сжигание шин, газификацию, микроволновый пиролиз и классический пиролиз. Самый распространенный способ переработки бывших в употреблении шин (в России) на данный момент — это измельчение шины на куски. Шина движется по ленточному конвейеру к столу пресса для резки. Далее куски резины подаются в питатели высокого давления. К проходит стадию экструзии на куски 20–80 мм. Затем смесь резины, ткани и металлической проволоки подается на брикетировочную машину, где происходит большая сепарация. В магнитном сепараторе стальная проволока отделяется и поступает в резервуар. В дробилке оставшаяся часть металла измельчается до 10 мм, а затем вся смесь направляется в кордовый сепаратор, где дробленая резина разделяется на две фракции: до 3 мм и от 3 до 10 мм. Текстильный корд входит в комплект. Доизвлечение металла из резиновой крошки фракции 3–10 мм происходит в магнитном сепараторе, извлеченный металл поступает в бак. Через магнитный сепаратор измельченный каучук направляется в бункер-накопитель, откуда поступает в экструдер и измельчитель.А если для его реализации нужны частицы резины крупнее 3 мм, то они направляются в привод через дозатор. В противном случае продукт измельчения направляется в магнитный сепаратор, куда из циклона поступает крошка с размером частиц менее 3 мм. Обрезки извлеченного металла направляются в контейнер, а обрезки резины направляются в сепаратор с текстильной смесью по транспортеру. Текстильный корд попадает в контейнер, а кусочки резины — в сито. Механизм необходим для разделения полученной крошки на 3 фракции: I. от 0,3 до 1,0 мм; II. от 1,0 до 3,0 (4,0) мм; III. 3,0 (4,0) мм. А если резиновая крошка имеет фракцию более 3,0 мм, ее возвращают в экструдер-измельчитель. С помощью конвейера фракционные каучуки I и II поступают в бункер-накопитель, а оттуда с помощью дозаторов разделяются на бумажные сетки. Они служат для контроля загружаемого материала. Заполненные товарной крошкой мешки прошиваются на машине. [1, с 12]. В большинстве случаев этот процесс включает замену изношенного протектора на материал, аналогичный исходному. Резина восстанавливается в несколько этапов: — на первом этапе проверяется каждая покрышка на выявление всех дефектов; происходит дальнейшая черновая обработка — процесс удаления остатков старых ступеней; — ремонт шин. Заранее подготовленный каркас помещается в автоклав с определенными параметрами (время, температура, давление), где происходит процесс вулканизации сырой резины; перед охлаждением переделанной шины проводится ее окончательный осмотр для выявления возможных дефектов и недостатков. У переработанных шин больше нет своих первоначальных стандартов безопасности, но готовый продукт может значительно продлить срок службы шин.
Взрывной протектор. Суть этого метода заключается в том, что шины определенного размера (до 500 кг) загружаются в бак и охлаждаются до -60°С. Бародеструкция. Этот метод очень энергоемкий. Суть заключается в шлифовке шин гидравлическим прессом. Резина с высокой степенью сжатия сжимается из цельной шины или спрессовывается из шинного корда. Конечным продуктом является резиновая крошка диаметром до 0,8 мм и стальная проволока. Полученный при переработке текстильным кордом материал может быть использован как сырье для производства тепло- и звукоизоляционных материалов, для блокирования скважин при бурении, как наполнитель арматуры при производстве эластомерных композиционных материалов. [2, с. 26]. Количество шин, используемых в качестве топлива при производстве цемента крайне мало. Причина в том, что их использование отрицательно сказывается на качестве цемента. В связи с тем, что при сжигании шин образуется большое количество загрязняющих газов веществ, таких как углекислый газ (СО2), соединения серы, большое количество дыма и различных канцерогенных соединений (фенантрен, антрацен и др.). [3, с15]. Одним из методов переработки углеводородных соединений является процесс газификации, при котором водород и углерод из исходного топлива (в том числе изношенных шин) переходят из твердой фазы в газовую фазу в виде монооксида углерода (СО) и молекул водорода (Н2). Такой газ является ценным и востребованным химическим сырьем для органического синтеза. Одним из современных методов организации газификации (высокотемпературного процесса) является использование низкотемпературной плазмы, температура которой достигает 2500–1000 К или 2220–9720 °С. К основным преимуществам этого метода относятся: высокая температура процесса (в результате ускоряются химические реакции); расширение возможностей управления технологическим процессом; — увеличение удельного выхода химической энергии; снижение концентрации топлива в синтезированном газе. [4, с. 11]. При воздействии СВЧ-поля на обрабатываемый материал распределение энергии происходит одновременно во всем объеме, поэтому нагрев материала происходит значительно быстрее обычного пиролиза (который происходит при конвекционном нагреве). В связи с тем, что механизм нагрева материала в печном поле принципиально отличается от обычного нагрева, состав газообразных и жидких продуктов также сильно отличается. Поскольку нагрев происходит во всем объеме одновременно, данная технология позволяет сократить время и увеличить глубину обработки по сравнению с традиционным пиролизом. Пиролиз с помощью энергии СВЧ нагревает материал до необходимой температуры разрушения одновременно во всем объеме, в отличие от конвекционного метода, при котором тепло идет от поверхности (внешней части) к массе. При правильном выборе параметров микроволн микроволновый пиролиз позволяет обрабатывать любые резиновые изделия с минимальными затратами энергии и времени. Кроме того, этот метод пиролиза более экологичен, чем традиционные методы термической обработки, при которых каучук нагревается за счет сжигания некоторых газов и других горючих материалов, образующихся при пиролизе. Однако, несмотря на указанные преимущества, данная технология имеет существенные особенности, ограничивающие ее применение: во-первых, в процессе микроволнового пиролиза шин образуются углеводороды, которые легко реполимеризуются в высокомолекулярные смоляные соединения.
Литература:
- Топливо, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справ./ под ред. В. М. Школьникова. — М.: Техинформ, 1999.
- Павлов В. П., Заскалько П. П. Автомобильные эксплуатационные материалы. — М.: Транспорт, 1982.
- Васильева Л. С. Автомобильные эксплуатационные материалы: учебник для вузов. — М.: Транспорт, 1996.
- Мотовилин Г. В., Масино М. А., Суворов О. М. Автомобильные материалы: Справ. — М.: Транспорт, 1989.
