ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Термические методы утилизации резиновых отходов

Анализ элементного состава автопокрышек показывает, что их основой являются углерод и водород, вследствие чего автопокрыш­ки обладают высокой теплотой сгорания. Поэтому широкое распро­странение получили термические методы утилизации отходов ре­зины и шин, в частности пиролиз и сжигание. Элементный состав автопокрышек приведен ниже, %'■

В зависимости от конструкции технологического оборудования Пиролизу могут подвергаться как измельченные, так и целые авто­покрышки. Преимуществами утилизации автопокрышек методом пиролиза являются: экологическая чистота процесса, возможность производства продуктов высокого качества, пользующихся спросом на рынке. Пиролиз происходит при ограниченном доступе кисло­рода и температуре 500 - 1000 "С. От температуры зависит состав продуктов, образующихся при пиролизе, и соотношение твердой, жидкой и газообразной фракций. При пиролизе выделяется значи­тельное количество тепла, так что его подвод извне к реактору не­обходим только на начальной стадии процесса. Средний массовый баланс процесса пиролиза шин при различных температурах при­веден в табл. 11.8.

Газообразные продукты пиролиза содержат 48 - 52% водорода, 25 - 27% метана и имеют высокую теплоту сгорания (34 - 44 МДж/кг). Они используются как источник энергии. Твердые продукты пиролиза (так называемый шинный кокс) используют при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, фенола, нефтепродуктов. Технический углерод, получаемый при пиролизе, используется в качестве активного наполнителя в производстве ре­зиновых смесей, пластмасс и в лакокрасочной промышленности. Жидкая фракция продуктов пиролиза резиновых отходов также является высококачественным топливом, но продукт ее переработ­ки может использоваться и в составе резиновой смеси.

Схема установки для пиролиза автопокрышек приведена на рис. 11.15.

Изношенные покрышки 1 после мойки поступают в резатель­ную машину 2, где разрезаются на куски размером 100 - 400 мм и в таком виде подаются в бункер, а оттуда - в загрузочное устрой­ство 3, которым снабжен реактор 4. Существуют технологические схемы, по которым автопокрышки загружаются в реактор в неиз - мельченном виде. Однако, поскольку плотность укладки неизмель - ченных покрышек не превышает 150 кг/м, при их загрузке в ре­актор попадает значительное количество воздуха, и процесс пиро­лиза происходит неэффективно. Загрузочное устройство представ­ляет собой шлюзовую камеру с двумя затворами, предотвращаю­щими попадание в реактор избыточного количества воздуха. За­грузка кусков покрышек в реактор производится циклично. Реак­тор снабжен топкой 5, в которой для начала процесса сжигается природный газ, а затем после стабилизации процесса пиролиза в нее подается образующийся пиролизный газ. В нижней части реак­тора имеется разгрузочное устройство для выгрузки металлокорда и образующегося кокса.

Дисперсные продукты пиролиза выносятся из реактора потоком образующегося пиролизного газа в циклон б, где газ отделяется от твердых частиц сажи. Из циклона газообразная фракция попадает в холодильник 7, который охлаждается проточной водой. В нем происходит конденсация смолы; образующаяся газоконденсатная смесь стекает на разделение в дистилляционную колонну 8, где она разделяется на фракции с различной температурой кипения, которые собираются в конденсатосборник. Нижняя часть дистилля - ционной колонны обогревается горячей водой, поступающей из хо­лодильника в теплообменник 10. Пиролизный газ, выходящий из дистилляционной колонны, с помощью компрессора 11 поступает на сжигание в реактор. Избыточный пиролизный газ подастся внешним потребителям, в частности для сжигания с целью полу­чения горячей воды и пара.

Твердая фаза в виде смеси кокса и металлокорда после выгруз­ки из реактора поступает в валковую дробилку 12 и разделяется магнитным сепаратором 13. Металлокорд поставляется внешнему потребителю для дальнейшего переплава. Измельченный и про­шедший грохочение дисперсный кокс гранулируется с целью по­лучения активного угля.

Существующие промышленные установки для утилизации шин методом пиролиза имеют высокую производительность (30 - 50 тыс. т отходов в год). Однако, учитывая возросшие транспорт­ные расходы, связанные с доставкой изношенных покрышек к мес­ту их централизованной утилизации, необходимы установки не­большой мощности, которые могли бы обеспечить рациональное использование таких отходов непосредственно на месте их образо­вания, т. е. на крупных автопредприятиях.

Японские специалисты, выполнившие сравнительный экономи­ческий анализ различных направлений утилизации изношенных шин, таких, как производство регенерата, резиновой муки, захоро­нение, сжигание, использование в дорожном строительстве, пиро­лиз, пришли к выводу, что последний способ наиболее эффекти­вен.

По-видимому, дальнейшее расширение использования процесса пиролиза при утилизации покрышек зависит от разработки наибо­лее рациональных способов применения его продуктов и от соотно­шения цен на продукты, получаемые при различных способах ути­лизации резины.

Резиновые отходы являются высококалорийным продуктом: теплота сгорания шин не ниже, чем угля. При их сгорании выде­ляется меньше золы и диоксида углерода по сравнению с углем, поэтому их утилизация путем сжигания в качестве источника энергии также весьма эффективна.

Однако дымовые газы, образующиеся при сжигании автопокры­шек, содержат много таких токсичных продуктов, как диоксид се­ры, оксиды азота, диоксины и др. Вследствие этого установки для сжигания шин должны быть оборудованы современными многосту­пенчатыми системами очистки дымовых газов.

В Японии с целью получения тепловой энергии сжигают 200 тыс. т шин ежегодно. В Великобритании для сжигания покры­шек используется вертикальная циклонная печь с внутренним диа­метром 1,8 м, отличающаяся непрерывной подачей шин в непод­вижную топку, высокой температурой сжигания (1900 - 2100 °С), при которой весь металл, присутствующий в шинах, переходит в расплав, а также грануляцией жидкого шлака. Производительность такой печи составляет не менее 1 т/ч, время пребывания шины в печи 2-5 мин, номинальная паропроизводительность котла-ути­лизатора 13,6 тыс. т/год.

Автопокрышки используются в качестве альтернативного топ­лива в цементных печах. Разработаны автоматизированные систе­мы загрузки в печь изношенных покрышек без измельчения. Про­цесс осуществляется с помощью роликового конвейера с примене­нием весового дозатора, определяющего массу каждой покрышки, что необходимо для правильного дозирования кислорода и основно­го топлива, которое осуществляется автоматически. Использование автопокрышек в количестве до 25% от массы основного топлива позволяет организовать процесс горения практически без выделе­ния угарного газа и обеспечить полное сгорание шин. Содержа­щийся в покрышках металлокорд оплавляется, окисляется и пере­ходит в виде оксидов в вырабатываемый клинкер (полуфабрикат цемента).