Переработка изношенных автомобильных покрышек в России

ВТОРИЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА ВОЗМОжНО

В некоторых источниках информации освещаются попытки вторичного исполь­зования пенополистирола в виде гранул, которые получают после дробления упа­ковки, однако такое применение весьма ограничено.

Вместе с тем пенополистирол может быть экономически эффективно ис­пользован для получения связующих и клеев широкого назначения, в том чис­ле для приготовления формовочных и стержневых песчаных смесей, покры­тий литейных форм для производства отливок из чёрных и цветных сплавов. Важно, что эти связующие могут от - верждаться при комнатной температу­ре, а также при подсушке температу­рой не выше 180-200° С. Это показали нижеописанные разработки Физико - технологического института металлов и сплавов НАН Украины (г. Киев), в результате которых созданы указанные связующие - растворы полистирола (изначально пенополистирола) в орга­ническом растворителе. Исследования состояли в обоснованном выборе рас­творителя, оптимизации составов, экс­плуатационных свойств связующих и песчаных смесей.

Известно, что пенополистирол легко растворяется во многих растворителях, в частности, в бензоле, толуоле, ксилоле, сольвенте, однако они имеют очень низкий предел допустимых концентраций (ПДК, мг/м3) в атмосфере рабочих помещений (цехов, участков), что резко ухудшает ус­ловия труда при их использовании. Так, ПДК бензола всего 5 мг/м3, толуола, ксило­ла, сольвента - по 50 мг/м3. Высокая лету­честь этих растворителей также усложняет их применение в производстве.

Имеется другая группа растворителей с более высоким ПДК, который достига­ет 100-200 мг/м3. Это ацетон, этилацетат, бутилацетат, метилэтилкетон, тетралин и др. Однако у них, за исключением дорого­го и дефицитного тетралина, очень высо­кая летучесть. Так, летучесть ацетона по серному эфиру равняется всего 2,1, лету­честь этилацетата - 2,9. Применение этих растворителей для приготовления раство - ров пенополистирола с целью их исполь­зования в открытой атмосфере рабочих помещений, с точки зрения ухудшения условий труда, является весьма пробле­матичным и на практике не применяется. Очевидно, что для получения растворов из отходов пенополистирола, в том чис­ле связующих песчаных формовочных и стержневых смесей для литейного про­изводства, необходимы растворители с более высоким ПДК и низкой летучес­тью как обязательное условие создания малотоксичных смесей.

Поставленная задача решена нами установлением того факта, что раство­рителем отходов пенополистирола мо­жет быть живичный скипидар, на что и получен Институтом Патент Украины. Живичный скипидар - это углеводород растительного происхождения (ГОСТ 1571-82). Его получают из живицы (из надрезов коры сосны), которую пере­гоняют с паром и разделяют на летучую фракцию - скипидар и нелетучий оса­док - канифоль. Скипидар содержит в основном бицикличный монотерпеноид пинен. Живичный скипидар представ­ляет собой прозрачную бесцветную или чуть окрашенную жидкость с плотнос­тью 0,855 - 0,863 г/см3. До появления уайт-спирита скипидар был основным растворителем лаков и красок, его также применяют в фармакологии, так как он обладает бактерицидными свойствами. Ежегодный объём производства живич­ного скипидара в мире составляет око­ло 300 000 т.

Живичный скипидар имеет ПДК, рав­ное 300 мг/м3, то есть значительно выше упомянутой группы растворителей с ПДК не более 200 мг/м3. Он хорошо растворяет отходы пенополистирола и имеет низкую летучесть. Если принять скорость испа­рения живичного скипидара за единицу, то ацетон испаряется в 15,1 раза быстрее, бензин «Калоша» в 9,87 раз, этилацетат в 7,66 раз, уайт-спирит в 2,28 раз.

Исследуя растворяющую способность живичного скипидара по отношению к отходам пенополистирола, в нашем ин­ституте разработали технологию получе­ния растворов из отходов пенополисти - рола в живичном скипидаре практически любой концентрации вплоть до 50%. В лаборатории получены растворы с кон­центрацией 25%, 30%, 40% и 50%.

Приготовление растворов пенопо - листирола в органических растворителях сопровождается многократным умень­шением его исходного объёма и увели­чением объёма раствора по сравнению с объёмом растворителя. Приготовление растворов пенополистирола является удобным способом его компактирования, эти отходы занимают вследствие низкой плотности (около 25 кг/м3) значитель­ный объём в окружающей среде. По на­шей технологии для увеличения объёма раствора на одну единицу требуется рас­творить многие десятки единиц объёмов пенополистирола.

Разработанная технология рециклин - га пенополистирола из его отходов поз­воляет перевести его в раствор, а затем, например, изготавливать современные малотоксичные связующие материалы для производства песчаных формовочных и стержневых смесей, а также покрытий литейных форм, что даёт возможность совершенствовать и разрабатывать но­вые более эффективные и экономичные процессы литья металлов. Кроме того, использование отходов пенополистиро - ла имеет важное экологическое значение, так как речь идёт об уменьшении содер­жания этих отходов в окружающей чело­века среде обитания.

Наиболее технологичны составы пес­чаных литейных смесей на 40- процент­ном растворе, содержащие 2% полистиро­ла в сухом остатке. Эти смеси прекрасно формуются и отверждаются кратковре­менной сушкой при температуре до 200° С. Институтом в настоящее время патен­туется состав смеси, отверждаемой при комнатной температуре.

В процессе развития технологии ре - циклинга отходов пенополистирола путём получения его растворов в живичном ски­пидаре и последующем использовании в качестве связующего в литейном произ­водстве была предложена технологическая схема опытно-промышленного процесса с перечнем несложного оборудования, включающего реактор в виде герметично закрываемого сосуда, снабжённого ме­шалкой для ускоренного растворения пе­нополистирола и получения однородного по концентрации раствора.

Как показали экспериментальные работы, в растворах пенополистирола в живичном скипидаре, независимо от концентрации раствора, наблюдается седиментация мелких загрязнений, за­несённых с отходами пенополистирола. После приготовления раствора заданной концентрации выполняли операцию от­стаивания для осаждения этих загрязне­ний и их последующего удаления. При промышленном рециклинге это может служить удобным способом очистки по- листирольного раствора.

Полученные данные исследования степени уменьшения насыпного объёма отходов пенополистирола при растворе­нии в живичном скипидаре показывают весьма замечательные возможности его компактирования. В 1 единице объёма 40-процентного раствора помещается 19- 20 объёмных единиц отходов пено- полистирола, а по отношению к исход­ному объёму растворителя - живичного скипидара - этот объём отходов больше в 29- 30 раз.

Физико-механические свойства фор­мовочных стержневых смесей на основе полистирольных связующих превосходят (или равны) аналогичные характеристи­ки холодно-твердеющих смесей на ос­нове жидкого стекла, феноло-формаль - дегидных, карбомидо-фурановых смол. Это обстоятельство позволило рекомен­довать полистирольные связующие с жи - вичным скипидаром для замены вышеу­помянутых связующих и, в особенности, дорогостоящих смол (со стоимостью на порядок выше раствора полистирола) в производственном процессе литья заго­товок из чёрных и цветных сплавов.

В Физико-технологическом инсти­туте металлов и сплавов, кроме созда­ния новых связующих песчаных смесей, ведётся поиск партнёров для участия в программах разработки технологии по­лучения из растворённого полистирола твёрдых пластмасс и изделий, а также его использования в качестве сырья для про­изводства недорогих высокопрочных кле - ев и лаков, строительных и теплоизолиру­ющих пен. Водоотталкивающие свойства полученных растворов имеют перспекти­ву применения для гидроизоляционной защиты, дренажной гидроизоляции и за­щиты от атмосферного воздействия дере­вянных и фасадных поверхностей зданий и сооружений. Бактерицидные свойства полученного из древесины хвойных по­род живичного скипидара вместе с кле­евыми свойствами описанного раствора можно использовать для производства клейкой ленты, герметика, а также на предприятиях по производству продук­тов и медикаментов.

.