12. Переработка отходов производства материалов и изделий на основе резины. Подготовительные технологические процессы (измельчение, разделение, девулканизация).

Проблема утилизации резиновых отходов актуальна. Складирование и захоронение отходов полимеров экономически неэффективно и экологически небезопасно, так как при длительном хранении они могут выделять в окружающую среду вещества, способные привести к нарушению экологического равновесия. Кроме того, к моменту утраты ими эксплуатационных качеств полимерный материал претерпевает незначительные структурные изменения, что обусловливает необходимость вторичной переработки.

Наиболее перспективным являются способы переработки отходов резиновых изделий измельчением, так как химические методы (пиролиз и сжигание) приводят к уничтожению полимерной основы материала.

Методы измельчения можно подразделить на криогенное измельчение (получения тонкодисперсных порошков резин и малые энергозатраты, НО высокой стоимостью хладоагентов).

Процесс измельчения, несмотря на кажущуюся простоту, очень сложный по определению характера, величины и направления нагрузок и по трудности количественного учета результатов разрушения.

По температуре измельчения:

- При отрицательных температурах - При положительных температурах

По механическому воздействию:

– Ударом – Истиранием – Сжатием – Сжатием со сдвигом – Резанием

Разделение резиновой крошки на две фракции, как правило: менее 3 мм; от 3 до 10 мм.

Отделившийся от резины текстильный корд поступает в контейнер.

В случае если резиновая крошка фракцией более 3 мм интересует потребителя как товарная продукция, то она фасуется в бумажные мешки, если нет, то она попадает в экструдер-измельчитель.

Основным процессом регенератного производства является процесс девулканизации, который сводится к нагреванию 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, причем разрывы ее происходят по местам присоединения атомов серы, так и в молекулярных цепях. В результате сокращается число поперечных и основных связей каучука, и возникает растворимая фракция. Продукт, получаемый в результате девулканизации – девулканизат имеет в своей структуре большое число двойных связей.

13. Переработка отходов производства материалов и изделий на основе резины. Технологические процессы регенерации: паровой, водонейтральный, термомеханический, диспергирования, пиролиз.

В настоящее время основными промышленными методами производства регенерата являются: водонейтральный (нейтральный), термомеханический (риклемейтор-процесс), паровой.

Паровой метод. Смесь дробленой резины с мягчителем или мягчителем и активатором, загружается в противни или металлические короба с перфорированными стенками и перегородками.

Противни или короба устанавливают на вагонетках, закатываемых в девулканизационный котел. Давление водяного пара 0,8-1,0 МПа. Длительность процесса зависит от температуры в котле, типа регенерируемой резины, а также количества и химической природы мягчителя и активатора.

После завершения девулканизации вагонетки выкатывают из котла и освобождают короба или противни от девулканизата, который затем отправляют в отделение механической обработки девулканизата.

Водонейтральный метод. Девулканизация резины происходит в автоклаве в водной кислой среде при непрерывном перемешивании, что улучшает условия набухания резины, теплопередача от стенок автоклава к резине, разрушаются остатки ткани, содержащейся в резиновой крошке, и уменьшается степень загрязнения девулканизата (песком, грязью, металлическими включениями).

Из-за незначительного содержания кислорода в воде и ингибируюшего действия воды на процесс меньше деструкция каучукового вещества резины по сравнению с паровым методом. Поэтому качество регенерата водонейтрального метода лучше, чем парового. Кроме того, он содержит меньше посторонних включений.

Термомеханический метод. Резиновая крошка непрерывно подается в непрерывно действующий смеситель. Одновременно подается мягчитель или раствор активатора в мягчителе.

Корпус смесителя охлаждается водой с таким расчетом, чтобы выходящая из него смесь имела температуру не более 100°С. Эта смесь поступает в аппарат, в котором происходит девулканизация резины в тонких слоях (механическое действие, теплота, кислород). Средняя длительность не более 5-7 мин.

Дальнейшее снижение температуры девулканизата достигается за счет его охлаждения водой из форсунок и последующего транспортирования девулканизата с помощью шнека, охлаждаемого водой. После выхода из охлаждающего шнека температура девулканизата не должна превышать 70-80 °С.

Методом диспергирования получается регенерат наиболее высокого качества, однако данный процесс не получил пока широкого распространения вследствие сложностей, связанных с распылительной сушкой водной дисперсиии резины.

Пиролиз, превращение органических соединений в результате деструкции их под действием высокой температуры. Основан на термическом разложении отходов при отсутствии или большом дефиците кислорода с целью сохранения углеводородного сырья.