9.5. Утилизация отходов резины

Вышедшие из эксплуатации шины накапливаются и загрязняют окружающую среду. Кроме того, шины обладают высокой пожароопасностью, а продукты их неконтролируемого сжигания оказывают крайне вредное влияние на почвы, воды, воздушный бассейн.

Изношенные шины содержат помимо резины большое количество армирующих текстильных и металлических материалов, является источником экономии природных ресурсов.

Изношенные шины для автомобильного грузового и пассажирского транспорта, могут восстанавливаться методом наложения нового протектора.

Восстановительный ремонт шин может производиться горячим и холодным методами.

Затраты на восстановление легковых шин в пересчете на 1 км пробега соизмеримы с затратами на изготовление новой шины, что делает их восстановительный ремонт экономически нецелесообразным.

Для вторичной переработке шин требуется их измельчение. Все известные технологии измельчения делятся на две группы:

– измельчение при положительных температурах;

– измельчение криогенным способом с использованием в качестве хладоагентов – жидкого азота или холодного воздуха.

Переработка шин при положительных температурах требует применения оборудования с износостойкими режущими элементами и многостадийной очистки резиновой крошки от металла и текстильного корда, но является менее энергоёмким процессом.

Криогенный процесс позволяет успешно разделять композит покрышки на составные компоненты – резину, металл и текстиль. Вместе с тем для охлаждения резины требуется либо дорогостоящий азот, либо холодный воздух, специальная холодильная камера, что существенно повышает себестоимость получаемой крошки.

Возможными областями использования резиновой крошки являются:

1. Применение в качестве модификатора битума для дорожного строительства (5-7 % от массы битума и 1,5 % при введении в асфальтобетонную смесь.

2. Изготовление резинобитумных мастик, кровельных материалов, композиционных материалов в сочетании с полиолефинами.

3. Изготовление регенерата пригодного для ис­пользования в сырьевых резиновых смесях производств резиновых технических изделий.

Непригодными для регенерации являются изделия, утратившие элас­тичность и ставшие хрупкими в результате старения резины, изделия с низким содержанием каучукового вещества, а также изделия, приготовленные из одного регенерата и др.

В на­стоящее время в отечественной промышленной практике регенерат получают паровым (15 %), водонейтральным (40 %) и термомеха­ническим (45 %) методами.

Резиновые изделия, подлежащие регенерации (в основном автомобильные покрышки), сначала проходят подготовительные операции (рис.9.6 а): сортируются по видам, типам и содержанию каучука, освобождаются от металла на борторезательных станках, разрубаются механическими ножницами на 2-4 части, измельчаются на шинорезах на полукольца шириной 10-40 мм, которые дробятся в резиновую крошку последовательной переработкой на дробильных и размольных вальцах (используются также молотковые дробилки и дисковые мельницы) 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. 9.6 б) обестканенную резиновую крошку смешивают с мягчителями и загружают в девулканизационный котел, где обрабатывают острым паром при давлении 0,8-1,0 МПа и 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 рафинеровочных) и пропускают через червячный фильтр-пресс. Окончательная обработка резиновой массы с выдачей готового продукта (регенерата) производится на выпускных рафинеровочных вальцах.

По водонейтральному методу (рис. 9.6 в) процесс девулканизации обестканенной резины проводится в снабженных мешалками вертикальных автоклавах в среде водной эмульсии мягчителей при 180-185 ^оС в течение 5-8 ч. Греющий пар подается в рубашку автоклава при избыточном давлении 1,2 МПа и температуре 191 ^оС. По окончании процесса девулканизации содержимое под небольшим давлением передается в буферную емкость, откуда поступает в сетчатый барабан для отделения от девулканизата основной массы воды. Более полное обезвоживание девулканизата (до остаточной влажности 15-18 %) проводится в пресс-шнеках. Его сушка может проводиться в вакуумных или ленточных сушилках. Дальнейшая механическая обработка девулканизата с получени­ем регенерата проводится аналогично паровому методу.

Рис. 9.6. Схемы производства шинного регенератора: а — схема подготовительного отделения; б — схема производства паровым методом; в — схе­ма производства 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 рафйнеровочные вальцы; 23 — червячный фильтрпресс; 24 — выпускные рафинеровочные 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.

.

По водонейтральному методу при регенерации резины непрерывное 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 сказывается на качестве регенерата.

Технически наиболее совершенным методом регенерации рези­ны является термомеханический метод (рис. 9.7), позволяющий значительно ускорить технологический процесс, сделав его непрерывным, и обеспечить снижение себестоимости регенерата за счет максимальной механизации и автоматиз ации производства.

Рис. 9.7. Схема производства регенерата термохимическим методом: 1- бункер для дробленой резины; 2 – емкость для мягчителей; 3 – дозаторы; 4 – смеситель; 5 – червячный девулканизатор; 6 – рафинеровочные вальцы; 7 – продукт.

При производстве регенерата термомеханическим методом обестканенная до остаточного содержания волокна ≤2% резиновая крошка непре­рывно смешивается с мягчителями и в течение 4-12 мин пропускается через червячный девулканизатор (червячный пресс) с удлиненным корпусом при температуре 140-210 °С. Выходящий из пресса девулканизат обрабатывается на рафинеровочных вальцах с получением регенерата. Производимый таким спосо­бом регенерат более однороден и пластичен, чем регенерат, получаемый водонейтральным способом.

Резиновые отходы, не используемые для получения ре­генерата и размола в крошку, могут_перерабатываться методом пиролиза - термического разложения без доступа воздуха. При 400-450 °С. может быть получено резиновое масло, которое можно использовать в качестве мягчителя в регенераторном производстве и в резиновых смесях, при 593—815°С получают жидкие углеводороды, используемые в качестве топлива, и твердый остаток, который может использоваться вместо сажи для производства резиновых технических изделий.

При двухстадийном высокотемпературном (900 и 1200 °С) пиролизе можно получать сажу для нужд резиновой промышленности, шинный кокс с высокой адсорбционной способностью, горючий газ и сырье для черной металлургии.

В значительных масштабах старые автопокрышки используют для ограждения транспортных магистралей и портовых причалов, укрепления береговых откосов, при погрузочно-разгрузочных рабо­тах и т. п. Металлосодержащие отходы регенераторных производств (например, бортовые кольца автопокрышек) могут использоваться в черной металлургии. Из текстильных отходов можно делать плиты для тепловой и звуковой изоляции, набивку для мебели и т.д.

В значительных масштабах старые автопокрышки используют для ограждения транспортных магистралей и портовых причалов, укрепления береговых откосов, при погрузочно-разгрузочных рабо­тах и т. п.

Контрольные вопросы

1. Способы утилизации резиновых отходов.

2. Способы получения регенерата.

3. Использование регенерата.