ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ИЗНОШЕННЫХ ШИН

До настоящего времени основные направления технологии переработки и утилизации резиновых отходов ориентируются на химические (сжигание, пиролиз), физико-химические (регенерация), физические (механические) (грубое и тонкое механическое измельчение) методы.

Изношенные автопокрышки представляют основную массу вторичного сырья дли переработки. По данным НИИ Ресурсосбережения РФ ежегодный объем автопокрышек для утилизации составляет около 2 млрд. тн, но лишь до 10% из них подвергаются переработке. Эго может свидетельствовать как об отсутствии достаточно эффективных и экономичных методов переработки, так и ограниченной потребности в материалах переработки.

Основными направлениями использования изношенных шин являются:

1) производство регенерата - пластичного материала, используемого в резиновых смесях для частичной замены каучука, ингредиентов, улучшения некоторых технологических свойств смесей, снижения себестоимости резиновых изделий;

2) производство резиновой крошки - используемой для дорожного строительства с целью увеличения долговечности и улучшения качества покрытия асфальтобетонных дорог; для изготовления строительных материалов - мягкой рулонной кровли, гидроизола - для отделки сырых помещений, туннелей; резиновых межрельсовых плит (вместо бетонных) для трамвайных и железнодорожных переездов, ковриков для аьтомобилей, напольных плит для животноводческих помещений и др.

Изношенные шины применяются также для создания искусственных рифов и дамб для защиты береговой линии от волн (для этого соединенные между собой шины “утяжеляют” бетоном и погружают в воду).

Пиролиз Измельченные шины подаются в печь с наружным обогревом, где они подвергаются термическому разложению при 500-800°С в течение 10-20 мин. Основные продукты разложения при 60СРС в течение 14 мин - газ (10%), твердый углеродистый остаток (40%), смола (50%), при 800°С и 10 мин выход этих продуктов составляет соответственно 30,40 и 30%. Г аз после очистки от сернистых соединений (щелочная промывка в скруббере) применяется на этой же установке в качестье топлива для обогрева печи. Газообразные продукты пиролиза содержат 48-52% водорода, 25-27% метана. Твердые продукты пиролиза используются при очистке сточных вод от ионов даж'елых металлов, фенола, нефтепродуктов.

По другому методу изношенные шины подвергаются двухступенчатому дроблению, при котором стальной корд практически полностью отделяется от резинь: и улавливается магнитными сепараторами. Куски шин размером 20 - 30 мм подаются шнековым питателем в реактор установки пиролиза. При 450°С выход твердою остатка и смолы, соответственно, составляет 34% и 52%. Газ дожигается в сушильной камере. В среднем при переработке 1 млн. шин можно получить 2,3 тыс.

Т технического углерода и около 400 т стали. Примерно 15% образующегося тепла расходуе гея на обот рев реактора.

Расширение использования процесса пиролиза при утилизации шин зависит от разработки наиболее рациональных способов применения его продуктов.

Криогенная технология. При криогенном и мельчении шины после удаления бортовых колец поступают в охлаждающую камеру, куда подается хладоагент (жидкий азот, сухой лед, охлаждающая смесь диоксида углерода с загустителями) и охлаждаются до температуры -60 - 120°0 в течение 20-25 мин. Расход жидкою

Азота составляет для грубого помола 1 кт на 1 кг резины; для тонкого помола расход выше. Первичное криодробление осуществляется молотом Измельченный материал ранспортером подается на железоотделитель, где происходит разделение резины, металла и текстиля. Резиновая крошка поступает на сепарацию, фракционирование и доизмельченис на дробильных и размольных вальцах, или в вибромельницах, валковой дробилке. Металлокорд поступает в обжиговую печь для выжигания остатков резины на проволоке и на пакетировочный пресс. Текстильный корд - на доизмельчение в роторный измельчитель и на пакетировочный пресс.

При криогенном разрушении за 1 удар в крошку переходит до 75% резины, причем 25% крошки имеет размеры < 1,2 мм, а 60% - 1,2 - н2С мм

Преимущества криогенной технологии, по сравнению с измельчением при комнатной температуре - отсутствие загрязнения окружающей среды возможность получения резиновой крошки любой дисперсности (от 0,15 мм). Однако сложность криогенного оборудования и. следовательно, его высокая стоимость не позволяют широко применять - этот метод.

Сжигание. В Японии с целью получения тепловой энергии сжигают ежегодно 200 тыс тн шин.

Измельчение в эластичном состоянии механическим способом. Этот способ измельчения изношенных шин (автомобильных, авиационных и других с металлическим и текстильным кордом), отходов резинотехнических изделий, резиносодержащих средств химической, радиационной и акустической защиты является практически основным способом. Комплексная линия включает оборудование первичного дробления (борторезательный станок, вальцы, дисковые и роторные измельчители); оборудование сепарации (магнитный сепаратор для удаления частиц металла, аэровибросепаратор для выделения частиц текстильного корча); оборудование гонкого помола (дисковые мельницы); классификатор, накопительное, дозирующее и транспортное оборудование. Принципиальная схема приведена на pnc. IV. 1

Рис. IV. I. С кеча технологического процесса получения резиновой крошки на вальцах из изношенных шин с четаллокорлом: 7 - склад изношенных шин; 2 - борторе »ательный станок: 3 ~ механические ножницы. 4 - дробильш ie вальцы (с приводом мощностью -100 кВт); J - дробильные валгиы (с приводом чощностью 160 кВт); 6 - сепаратор электромагнитный; 7 - сеялка вибрационная; 8 - сепаратор электромагнитный подвесной; 9 - бункер с вращающимся

Днищем; 10 - размольные вальцы.

При переработке шин с металл окордом необходимо удалять из перерабатываемого материала большое количество черного металла. Изношенные шины с металлокордом после вырезки бортовых колец на борторезательн< т станке разрезаются механическими ножницами на 4-5 частей, которые измельчаются на дробильных вальцах с последующей очисткой от металлических частиц на магнитном сепараторе. Далее материал направляется на вибрационную сеялку, дробильные вальцы 2-го цикла дробления, вибрационную сеялку с нос 1едующей магнитной сепарацией, вновь на вибрационную сеялку, где сгбирается текстильное волокно, а прошедший материал направляется на оборудование тонкою помола и вибрационную сеялку с последующей магнитной сепарацией и через классификатор в бункер.

Озонная технология. Российские ученые разработали новую эффективную и экономичную озонную технологию переработки отходов резиновых изделий - (ОКей-технологию, Ozone Knife - “озонный нож”), позволяющую перерабатывать автопокрышки с металлокордом и получать резиновую крошку без их разрезания или дробления. Металлические элементы покрышек полностью отделяются от резины Процесс переработки проводится без сложных многоступенчатых схем сепарации, используемых в традиционных технологиях, при комнатной температуре без термической деструкции резины, что обусловливает малый уровень вредных газовыделен ий из перерабатываемого материала и экологическую чистоту технологии.

Суть озонного уіетода заключается в том, что резиновые изделия подвергаются одновременному воздействию механических наїрузок и озона, что приводит к растрескиванию резины и отделению от нее армирующил цементов без механического разрезания или дробления. Основа техночогической линии - установка озонной дезинтеграции. Озон действует как ‘‘химический нож” и резина отделяется от метаїлокорда и текстильного каркаса.

Растрескивание резины в присутствии озона происходит ь первую очередь в местах концентрации напряжений, т. е. на вершинах растущих трещин. При этом резина практически сохраняет свои свойства. Затраты озона на процесс перераоигки невелики, невелики также энергозатраты (менее 100 квт. ч/тн).

Арматурные элементы полностью отделяются от резины, не загрязняя ее своими фрагментами, что является важным достоинством озонной технологии, поскольку позволяет получать чистую резиновую крошку и металл без резины и без сложных схем отделения резины от мелких фрагментов армирующих элементов

Озонная технология имеет преимущества перед всеми другими: 1) маїьіе энергозатраты (в 5-10 раз меньше); 2) экологическая чистота (малое газовыделение, поскольку процесс идет при комнатной температуре, отсутствие образования мелкодисперсной пыли); 3) матый износ технолої ического оборудования; 4) сравнительно низкая стоимость оборудования; 5) малая материалоемкость и сокращение площади за счет уменьшения стадии переработки.

Схема технологического процесса переработки вулканизованных резиновых отходов в крошку по озонной технологии представлена на рис1У.2

В сои і ав линии входят механический модуль, установлю озонной дезин іеі рации, генератор и разложитель озона, система диагностики.

Механический блок установки (габариты 1,66 м х 2,9 м) состоит из основного модуля деструкции, соединенного с бункером нагрузки и входным шлюзом с одной стороны, и бункером выгрузки и выходным шлюзом - с другой стороны, что обеспечивает непрерывный режим работы установки с загрузкой перерабатываемых отходов и выгрузкой продуктов переработки (резиновая крошка, текстиль, металл) без остановки процесса. Внутри основного модуля деструкции, имеющего форму цилиндра, помещен конус. Перерабатываемые материалы попадают в полость между внутренней поверхностью цилиндра и конусом и по мерс разрушении резины перемещаются вниз вдоль сужающегося зазора. Шнековые элементы ускоряют перемещение обрабатываемою материала. Газовый блок установки включает компрессор, озонатор, разложитель озона. В установке используется генератор озона на основе газоразрядной камеры. Озон проходит навстречу поток> перерабатываемого матер и ал і и выходит из полости бункера загрузки. Потоки газа, содержащие остаточную кончен грацию озона, направляются в разложитель озона. Вентилятором осуществляется выброс отработанного воздуха в атмосферу.

Содержание озона в рабочем газе на входе и выходе из механического модуля, а также в воздухе рабочей зоны непрерывно контролируется озонометрами.

Ишошгммыс шмии мотюлы

РСІПКОКХМН'ІГСКІ» ИІДС.1ИЙ

1

-^Рмим

^Реімиокі!

О 1мм 1мм

Рис. ІУ. З. Принципиальная схема процесса переработки вулканизованных резиновых отходов в крошку по озонной технологии.