<<
>>

ПЕРЕРАБОТКА РЕЗИНОВЫХ ШИН


Рассмотрим этот вопрос, следуя работе А. И. Родионова с соавт.
Утратившие свою потребительскую ценность изделия из вулканизированной упругой и эластичной резины обрабатывают с получением пластичного продукта — регенерата, пригодного для использования в сырьевых резиновых смесях производств резиновых технических изделий.
При регенерации автомобильной покрышки среднего размера может быть возвращено около 10 кг каучукового вещества.
Перед регенерацией резиновые отходы измельчают в крошку, отделяют от нее текстильную ткань, после чего крошку смешивают с добавками-мягчителями и активаторами процесса девулканизации, способствующими переходу резины в пластичное состояние.
В качестве мягчителей при девулканизации используют органические продукты (сосновые, газогенераторные и сланцевые смолы, канифоль, технические масла и др.) с температурой кипения выше 300°С, значительно превышающей температуру процесса девулканизации. Роль мягчителей заключается в том, что их молекулы проникают между молекулами каучука в резине, вызывая ее набухание в результате увеличения межмолекулярных расстояний и ослабления межмолекулярных сил притяжения, что сокращает вероятность процессов структурирования каучука. Мягчители, кроме того, образуют один из компонентов регенерата, увеличивая его пластичность. Их доза составляет 10-30% (в отдельных случаях до 50%) от массы резины.
Как активаторы (агенты окислительной деструкции) процесса девулканизации используют дисульфид пента- хлортиофенола, дисульфид трихлортиофенола, их цинковые соли и другие химические пластификаторы. Применение этих соединений позволяет значительно (на 40-50%) сократить время девулканизации и понизить ее температуру. Добавляют их 0,15-3,0% в зависимости от состава резины.
Процесс девулканизации является основным процессом регенеративного производства. Он сводится к нагреву измельченной резины с добавками в течение определенного времени при повышенной температуре (160-190°С). При этом происходит деструкция вулканизированного каучука: его пространственная структура частично разрушается.
Продукт, получаемый в результате девулканизации — девулканизат, имеет в своей структуре большое число ненасыщенных двойных связей, что объясняет способность к вулканизации приготовленного на его основе регенерата.
Независимо от метода регенерации резиновые изделия (в основном автомобильные покрышки) сначала проходят подготовительные операции, в целом одинаковые для всех методов (см. рис. 5.53а): их подвергают сортировке по видам, типам и содержанию каучука, освобождают от металла на борторезательных станках, разрубают механическими



ножницами на 2-4 части, измельчают на шинорезах на полукольца шириной 10-40 мм, которые дробят в резиновую крошку последовательной переработкой на дробильных и размольных вальцах (используют также молотковые дробилки и дисковые мельницы), агрегированных с виброситами. Получаемая резиновая крошка (частицы размером 1-2 мм) с содержанием текстильных волокон от 2 до 10% (в зависимости от последующего метода обработки) является полупродуктом для производства регенерата.

При паровом методе (рис. 5.53б) дозированные порции обестканенной резиновой крошки смешивают с мягчителями и загружают в девулканизационный котел, где обрабатывают острым паром под давлением 0,8-1,0 МПа при температуре 175-185°С в течение 7-8 ч (для шинной резины). Полученный путем такой обработки девулканизат с целью гомогенизации и пластификации смеси последовательно перерабатывают на вальцах (регенеративно-смесительных и подготовительных рафинировочных) и пропускают через червячный фильтр-пресс (стрейнер). Окончательную обработку резиновой массы с выдачей готового продукта (регенерата) проводят на выпускных рафинировочных вальцах.
Основным недостатком парового метода является отсутствие перемешивания девулканизируемой массы, что является главной причиной получения неоднородного по степени пластинчатости регенерата. Значительно более качественный регенерат получают водонейтральным методом.
Рис. 5.53
Схемы отделений производства шинного регенерата:
а — подготовительные отделения; 0, в — основного производства (б — паровым методом, в — водонейтральным методом); 1 — цепной конвейер; 2 — борторезательный станок; 3 — механические ножницы; 4 — шинорез; 5 — ленточный транспортер; 6 — дробильные вальцы; 7 — элеватор; 8 — вибросито; 9 — шнековый транспортер; 10 — размольные вальцы; 11 — бункеры; 12 — воздуходувка; 13 — циклон; 14 — автоматические весы; 15 — бункер-дозатор; 16 — смеситель; 17 — противень; 18 — мерник; 19 — емкость для мягчителей; 20 — девулканизационный котел; 21 — регенеративно-смесительные вальцы; 22 — подготовительные рафинировочные вальцы; 23 — червячный фильтр-пресс; 24 — выпускные рафинировочные вальцы; 25 — готовый продукт; 26 — склад регенерата; 27 — бак для подогрева воды; 28 — баки для мягчителей; 29 — мерники; 30 — автоклав; 31 — буферная емкость; 32 — сетчатый барабан; 33 — пресс-шнек; 34 — рыхлитель.
Процесс девулканизации обестканенной резины по водонейтральному методу (рис. 5.53в) проводят в снабженных мешалками вертикальных автоклавах в среде водной эмульсии мягчителей при 180-185°С в течение 5-8 ч. Греющий пар подают в рубашку автоклава при избыточном давлении 1,2 МПа и температуре 191°С. По окончании процесса девулканизации содержимое под небольшим давлением передают в буферную емкость, откуда оно поступает в сетчатый барабан для отделения от девулкани- зата основной массы воды. Более полное обезвоживание девулканизата (до остаточной влажности 15-18%) проводят в пресс-шнеках. Его сушку можно проводить в вакуумных или ленточных сушилках. Дальнейшую механическую обработку девулканизата с получением регенерата проводят аналогично обработке паровым методом.
При регенерации резины по водонейтральному методу прерывное перемешивание способствует ее лучшему набуханию в мягчителях. Кроме того, при использовании в качестве мягчителей смол хвойных пород древесины содержащиеся в них водорастворимые кислоты разрушают остатки текстильного волокна (аналогичный эффект достигается при добавлении хлоридов цинка и кальция). Все это положительно сказывается на качестве регенерата.
Технически наиболее совершенным методом регенерации резины является термомеханический метод, позволяющий значительно ускорить технологический процесс, сделав его непрерывным, и обеспечить снижение себестоимости регенерата за счет максимальной механизации и автоматизации производства.
При производстве регенерата термомеханическим методом (рис. 5.54) обестканенную до остаточного содержания волокна lt; 2% резиновую крошку непрерывно смешивают с мягчителями и в течение 4-12 мин пропускают через червячный девулканизатор (червячный пресс) с удлиненным корпусом при температуре 140-210°С. Выходящий из пресса девулканизат обрабатывают на рафинировочных вальцах с получением регенерата. Производимый таким способом регенерат более однороден и пластичен, чем регенерат, получаемый водонейтральным методом.

Рис. 5.54
Схема производства регенерата термомеханическим методом:
1 — бункер для дробленой резины; 2 — емкость для мягчителей; 3 — дозаторы; 4 — смеситель; 5 — червячный девулканизатор; 6 — рафинировочные вальцы; 7 — продукт.


Существуют и другие методы производства регенерата: метод диспергирования и радиационный метод.
Металлсодержащие отходы регенератных производств (например, бортовые кольца автопокрышек) могут быть использованы в черной металлургии. Из текстильных отходов можно делать плиты для тепловой и звуковой изоляции, набивку для мебели и т. д.
Переработка в крошку. Измельчение (размол) отходов резины является самым простым способом переработки, поскольку позволяет максимально сохранить физико-механические и химические свойства материала. Для такой переработки используют, в частности, автопокрышки больших размеров без металлического корда. Получаемую резиновую крошку можно перерабатывать в различные строительные материалы (битумно-резиновые мастики для антикоррозионной защиты различных сооружений, гидроизоляционные и кровельные рулонные материалы, в которых может содержаться 10-40% крошки), эффективно использовать в качестве компонента материалов для дорожных покрытий, применять для изготовления химически стойкой тары некоторых технических материалов и для других целей.
Пиролиз. Путем термического разложения резиновых отходов без доступа воздуха при 400-450°С может быть получено резиновое масло, которое можно использовать в качестве мягчителя в регенератном производстве и резиновых смесях.
В результате пиролиза измельченных автомобильных шин при 593-815°С получают жидкие углеводороды, используемые в качестве топлива, и твердый остаток, который можно использовать вместо сажи для производства резиновых технических изделий.
При двухстадийном высокотемпературном (900-1200°С) пиролизе автомобильных покрышек можно получать сажу для нужд резиновой промышленности, шинный кокс с высокой адсорбционной способностью (в частности, по ионам тяжелых металлов при их извлечении из промышленных сточных вод), горючий газ и сырье для черной металлургии.
Сжигание шин. Сжигание обычно производят в цементных печах и на телоэнергоцентралях. Этот процесс необходимо проводить при температуре выше 1100°С, так как в противном случае образуются такие высокотоксичные вещества, как хлоровинный диоксин и фуран.
Для защиты окружающей среды установки по сжиганию использованных шин должны быть снабжены дорогостоящим оборудованием, ограничивающим выброс вредных веществ в атмосферу. Требующиеся для этого большие капиталовложения снижают экономическую ценность изношенной автопокрышки как энергоносителя. В связи с этим, во многих промышленно развитых странах наблюдается тенденция по ограничению сжигания шин в пользу других способов переработки.
Вывоз шин на свалку. Изношенные шины легально или нелегально хранятся как на смешанных свалках с другими отходами, так и на свалках, предназначенных исключительно для использованных автопокрышек. Число хранящихся во всем мире на свалках шин оценивается в миллиард штук. Недостаток альтернатив по переработке шин приводит к увеличению количества шин, хранящихся на свалках.
Против вывоза на свалку изношенных шин имеются экономические, технические и экологические причины.
Вследствие захоронения на свалке использованные шины извлекаются из экономического оборота и в связи с этим не могут быть использованы для дальнейшей переработки. Данный способ использования шин может быть приравнен к уничтожению ресурсов.
Изношенные автопокрышки в силу своих свойств являются продуктом, в принципе не подходящим для захоронения. Контакт шин с дождевыми осадками и грунтовыми водами сопровождается вымыванием ряда токсичных органических соединений: дифениламина, дибутилфта- лата, фенантрена и т. д. Все эти соединения попадают в почву. Разложение шины в земле длится более 100 лет. Форма шин и специфичный вес из-за кавитации (образовании пустот) не допускают регулируемого уплотнения свалки.
Отсутствие контроля за отходами, поджоги, самовозгорание (например, вследствие удара молнии) ведут к продолжительным пожарам на свалках, которые из-за хорошей воспламеняемости (горючести) шин трудно потушить.
Такие пожары из-за высокого уровня выбросов газообразных и жидких веществ ведут к сильному загрязнению воздуха, верхнего слоя почвы, грунтовых вод.
В изношенных автопокрышках из-за их формы собирается дождевая вода. Черный цвет шин ведет к их сильному нагреванию под влиянием солнечных лучей, которое сохраняется в резине в течение долгого времени. Таким образом, свалки шин образуют идеальное место для размножения паразитов, например москитов. В связи с тем, что данные насекомые могут передавать болезни, свалки представляют собой недооцененную опасность для здоровья людей. Негативно влияют свалки шин и на ландшафт. Экстенсивное захоронение изношенных покрышек ведет в последние десятилетия к дефициту имеющейся площади свалок. В случае дальнейшего захоронения шин площадь под них скоро будет исчерпана.
Проблема захоронения большого количества изношенных автопокрышек не решена до сих пор. Необходимо усиленно развивать технологические процессы их рециклин- га и переработки.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Назовите приоритетные направления в области обеспечения экологической безопасности. Дайте официальное определение понятия «рециклинг». Дайте определение понятиям «материальный рециклинг» и «сырьевой рециклинг». По каким направлениям обычно перерабатывают отходы пластмасс? На какие две группы делятся методы рециклинга пластмасс? Перечислите предварительные операции рециклинга пластмасс. Что представляет собой аэросепарация? В чем заключается дробление и измельчение отходов полимеров? Что представляет собой агломерация отходов? Назовите виды и области применения основных полимерных материалов. Дайте определение краткой характеристики основных свойств полимеров. Назовите маркировку пластиков в странах ЕС. По каким признакам классифицируется вторичное полимерное сырье по каждому виду полимера? Назовите операции полимерной переработки отходов. Что представляет собой утилизация белой жести? Назовите способы переработки отсортированной белой жести. Перечислите классификацию и характеристику вторичного алюминия. Назовите плавильные печи, используемые для переработки лома и отходов алюминия, по методу нагрева. В чем заключается утилизация алюминиевого лома? Назовите пирометаллургические способы рециклинга свинца. Перечислите недостатки шахтных печей для плавки свинца. Назовите преимущества плавки в электрических печах. В чем заключаются электрохимические способы рециклинга свинца? Как происходит рециклинг черных металлов? Назовите основные преимущества переработки рассматриваемых отходов в шахтных печах. Как происходит утилизация пластмассовых отходов в доменных печах? В чем заключаются комплексные решения по глобальному ре- циклингу на базе доменного производства? Как происходит утилизация шламов гальванического производства с использованием МДП? Как используются вагранки для утилизации цинкосодержащих пылей? Как происходит переработка стального лома (скрапа)? Как используются процессы черной металлургии для авторе- циклинга? Как происходит использование процессов черной металлургии для рециклинга электронных и электробытовых приборов? Перечислите классификацию макулатуры. Какие операции включает в себя мокрая технология переработки макулатуры? Как осуществляется переработка макулатуры в упаковочный (коробки) картон? Как происходит рециклинг стеклянной тары? Назовите области использования отходов стекла. Опишите процессы получения пеностекла и стекловаты. Опишите процесс получения жидкого стекла. Как используется стеклобой для производства облицовочных и тротуарных плит? Опишите технологическую схему производства стеклокерамического материала. Опишите конструкцию шины. Как происходит рециклинг (восстановление) шин? Опишите переработку резиновых шин. Как осуществляется вывоз шин на свалку?


<< | >>
Источник: Кривошеин Д. А., Дмитренко В. П, Федотова Н. В.. Основы экологической безопасности производств: Учебное пособие. 2015 {original}

Еще по теме ПЕРЕРАБОТКА РЕЗИНОВЫХ ШИН:

  1. Глава III. ПРАВА И ОБЯЗАННОСТИ ГРАЖДАН И ЮРИДИЧЕСКИХ ЛИЦ, ОСУЩЕСТВЛЯЮЩИХ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПО ЗАКУПКЕ, ХРАНЕНИЮ И РЕАЛИЗАЦИИ ЗЕРНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ, А ТАКЖЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА
  2. В. А. Карпу шин Философская антропология Габриэля Марселя
  3. Приложение 11 МИР ЧЕЛОВЕКА Программа факультатива для пенитенциарных школ ( автор В. С. Куку шин)
  4. Переработка слуховой информации
  5. Переработка слуховой информации
  6. 3.3 Продукты переработки плодов и овощей
  7. Переработка зрительной информации
  8. Методика восприятия и переработки знаний
  9. 2.17. Материал «белланд»: переработка упаковочной пластмассы
  10. Переработка зрительно-пространственной информации
  11. УРАН ИЗ СТОЧНЫХ ВОД ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ UO2
  12. МЕДЬ ИЗ ПЫЛИ, ОБРАЗУЮЩЕЙСЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ЛАТУНИ
  13. Глава II. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОНТРОЛЬ ЗА КАЧЕСТВОМ И РАЦИОНАЛЬНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЗЕРНА И ПРОДУКТОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ
  14. Исследование функций блока приема, переработки и хранения информации
  15. Глава I СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ОБЛИЦОВОЧНОГО КАМНЯ НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ СССР
  16. 4.2. Биохимическая переработка нейтрализованных сернокислотных гидролизатов растительного сырья 4.2.1. Получение этилового спирта
  17. Т.Н.ЕВСТИГНЕЕВА, А.А. БРУСЕНЦЕВ, Л.А. ЗАБОДАЛОВА. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ РАСТИТЕЛЬНОГО, ЖИВОТНОГО, МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ И РЫБЫ Учебное пособие, 2009
  18. Блок приема, переработки и хранения информации Переработка  кинестетической информации
  19. Глава I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ