Доцент Игуменова Т.И.

ВГТА кафедра ТПП

Лекции по теме: ВТОРИЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗИНЫ

(краткое изложение)

Введение: При эксплуатации экологически безопасных и высокоэффективных химических производств необходима комплексная переработка как сырья, так и образующихся в процессе переработки различных типов отходов ( вторичного сырья и несоответствующей готовой продукции, как не поступившей потребителю , так и вышедшей из эксплуатации)

В процессе изготовления резиновых изделий полимерные отходы образуются на следующих этапах производства:

• При синтезе эластомеров

• При смешении резиновых смесей, изготовлении резиновых клеев

• При изготовлении и сборке полуфабрикатов из резиновых смесей и обрезиненных кордов, металлических частей а/покрышек и РТИ

• Вулканизации изделий

• Разбраковке готовой продукции и сборе вышедших из строя резиновых изделий

Основная схема переработки вторичных полимерных отходов :

1. Подготовка отходов к переработке ( сортировка, измельчение, сушка и т.д.)

2. Срабатывание добавками в основном цикле производства по определенной технологической схеме ( касается отбракованных партий каучуков, отходов сырых резиновых смесей )

3. Изготовление специальных полимерных композиций и «малоответственных» резиновых изделий

4. Изготовление регенерата ( методы: технический, водо-нейтральный, щелочной, кислотный, паровой, метод растворения)

5. Изготовление резиновой крошки (механический и криогенный метод)

6. Пиролиз резиновых отходов

7. Восстановление покрышек с изношенным протектором ( шиноремонт)

Основные направления использования переработанных резиновых отходов:

• Изготовление резиновых смесей различного назначения

• Изготовление полимер- содержащих строительных материалов, клеев

• Изготовление композиционных материалов ( композитов)

Лекция №2

Переработка отходов резиновых смесей и ингредиентов подготовительного производства

Отходы в подготовительных цехах производства резиновых смесей образуются на всех этапах производства и , как правило, пронормированы. Нормы на отходы сыпучих ингредиентов, техуглерода, масел-мягчителей и вспомогательных материалов указаны в технической базе производства, а нормы на образование различных типов отходов резиновых смесей ( в том числе и подвулканизованных) выделяются отдельным документом. Выбросы в атмосферу нормируются проектом Предельно-Допустимых-Выбросов (проектом ПДВ), который согласовывается и утверждается комитетом по охране природы на областном уровне.

Сбор и утилизация отходов подготовительного цеха проводится по следующей схеме:

• ежедневная локализация «грязного» технического углерода в зачистных силосах, сбор и просеивание просыпей технического углерода после транспортировки и при распределении на резиносмесители

• чистка фильтров и циклонов сбора пыли аспирационных систем по графику с затариванием и маркировкой отходов по виду (типу) с указанием количества

• чистка по графику приямков грануляторов, вибротранспотеров, охладительных ванн, отделителей турбовоздуходувок, конвейеров систем транспортирования гранул, барабанов хранения гранул, сушилок , шнековых разгрузчиков и прочего оборудования, где скапливаются отходы маточных резиновых смесей ( чистых и загрязненных).

• ежесменная чистка «голов» грануляторов, экструдеров с соответственным затариванием и маркировкой

• сбор и процеживание отходов индустриальных масел ( от оборудования)

• сбор отходов от контрольной лаборатории ( сырые и вулканизованные)

• сбор обезличенных резиновых смесей, возврата из технологических цехов-потребителей, первичного и окончательного брака резиновых смесей, аварийных резин (подвулканизованных), загрязненных резин

• сбор бутиловой чистки и других смесей аналогичного назначения.

• сбор сметок после уборки участка развески серы, ускорителей и модификаторов

В цехе выделяется помещение или часть цеха для хранения вышеперечисленных отходов, их сортировки ,учета и при необходимости перетаривания и подготовки к переработке.

В процессе работы цеха , как правило, незагрязненные резиновые смеси первой стадии ( обычно смесь гранул и крошки всех шифров) перерабатываются как добавка в количестве 10-25% в смеси аналогичного состава согласно схеме совместимости, которую определяет технолог цеха совместно с главным технологом.

В случае , если шифр гранул или обезличенной смеси конкретно известен, то после проведения анализа по вязкости технолог определяет схему их подработки напрямую или добавками в тот же шифр в зависимости от результатов анализа.

Загрязненные резиновые смеси первой стадии в зависимости от вида загрязнения (песок, ПАВ, силиконовая эмульсия и т.д.) и их исходной влажности используются только добавками и не более 1% с целью избежания первичного брака резиновых смесей и затруднения при переработке в смесительном оборудовании.

Технический углерод из зачистных силосов подается небольшими порциями в основные силоса, где смешивается и подрабатывается по общему назначению на малоответственные резиновые смеси только в том случае, если зачистные силоса закреплены между собой по маркам в соответствии с активностью ТУ. Для изготовления малоответственных резин с низкими прочностными показателями такой ТУ может использоваться и без добавок «хорошего».

Технический углерод, который был собран после чистки оборудования, уборки просыпей, чистки фильтров и линий его приема -подачи ссыпается в зачистные силоса только после обязательного просеивания с целью исключить попадание в резиновые смеси посторонних включений.

Отходы в виде пыли ингредиентов первой стадии используют только при изготовлении малоответственных резин специального состава из расчета 5-10 масс.частей на 100 масс.частей доли каучука, так как они содержат смесь противостарителей, антискорчингов, цинковых белил и пр. переменного состава.

Отходы в виде пыли серы, ускорителей и модификаторов используют следующим образом: берут пробу этих отходов и на вальцах в контрольной лаборатории изготавливают три-четыре опытных образца с использованием этого вида отходов в разных дозировках взамен ускорителя в резиновой смеси для малоответственных изделий. Для чего в определенную навеску маточной смеси ( например 300 г) вводят определенное количество отходов из расчета 1:1,

1: 1,3 – 1: 1,7 - 1:2 – 1:3 к навеске ускорителя, определяют оптимум по результатам анализа в контрольной лаборатории и выдают рекомендации по срабатыванию данной партии в производстве.

Принципиальный состав рецепта для подработки отходов:

1 Стадия

Каучук или отходы каучуков- 100

Технический углерод - 20-40

Масло – отходы - 8-10

Регенерат или крошка резиновая - 5-10

Отходы в виде пыли химикатов 1 стадии – 5-10

Отходы маточных смесей,

выпрессовки из головы экструдеров – 50-60

Влажные отходы резиновых смесей - 5-10

2 Стадия

Маточная смесь 1 стадии -100

Отходы подвулканизованных резин , обрезки

Из контрольной лаборатории - 10-50

Крошка аспирационная резиновая - 5-10

Отходы в виде пыли химикатов 2 стадии 1-3

Сера техническая - 2- 3

Бутиловая чистка утилизуется по спецтехнологии или вывозится на свалку.

Бутиловая чистка ( 15-ти кратного применения) применяется для очистки резиносмесителя до и после изготовления смесей из непредельных каучуков с целью избегания брака резин в производстве из-за несовулканизации. Для очистки резиносмесителя перед изготовлением цветных резиновых смесей обычно изготавливают пластикат НК, по степени его загрязненности судят о степени очистки. Но здесь есть один недостаток: если перед изготовлением пластиката в РС вводили серу и ускорители ( 2 стадия) – в пластикат может попасть подвулканизованная резиновая смесь из « мертвых» зон и далее испортить несколько тонн при изготовлении 1 стадии. Поэтому после изготовления 2 стадии необходимо чистить смеситель специальной заправкой и только затем делать пластикат для чистки смесителя от технического углерода.

С целью избегания подобных проблем и снижения уровня отходов резин обычно закрепляют линии резиносмешения за «бутилом» и « цветными».

Лекция №3

Отходы резиновых смесей каландровых, сборочных цехов и цехов вулканизации

В цехах, где готовые резиновые смеси подвергаются переработке, образуются подвулканизованные резиновые смеси от вальцов, шприцмашин, каландров, и вулканизованные выпрессовки от форматоров-вулканизаторов и прессов-вулканизаторов, а также остатки суровья, проволоки, обрезиненных кордов, заготовок деталей, деформированных «сырых» покрышек или другой продукции, которые отбракованы перед вулканизацией. Нормативы на эти виды отходов как правило определены и их можно узнать в техническом отделе или у экономиста цеха.

Отходы всех подвулканизованных резин из цехов переработки взвешивают и по накладным отправляют в цех ( на участок) переработки вторичного сырья, туда же идут обрезки и остатки обрезиненных кордов. На рифленых вальцах изготавливают смеси из резин и обрезиненного волокна для шифера, с/ х плит, и пр. изделий.

Выпрессовки после обрезки вулканизованных изделий отправляют на регенератные заводы или рубят на крупную крошку и далее потребителю.

По новой технологии - сырые профилированные детали протекторов, боковин и другие, которые не соответствуют по размерам ККТ, складывают на отдельные платформы в соответствии с шифром, сдублированные детали разъединяют, если разъединить невозможно, то подписывают эти партии в соответствии с фактическим содержанием и шифром. Взвешивают и выписывают партионную карту с указанием даты, смены, шифра смеси и веса платформы. Затем передают в подготовительный цех на повторную переработку в соответствии с рекомендациями главного технолога или начальника ЦЗЛ. ( финско-голландская модель)

По старой технологии – все подобные несоответствующие детали подрабатывали в том же цехе на вальцах добавками до 25% в соответствующий шифр резиновой смеси или по схеме совместимости шифров. Однако с переходом на ШМ холодного питания вальцы уже не нужны и новые цеха ими не комплектуются. В итоге на переработке «возврата» заводы несут существенные потери на увеличении себестоимости продукции, т.к подготовительное производство самое дорогое по энергетике и трудозатратам.

Лекция №4

Изготовление регенерата

4.1.Паровой метод

Покрышки перерабатываются с выполнением операций сортировки , обрезки и отделения бортовых колец, металлокорда и последующим дроблением. Крошка подвергается поэтапному просеиванию по фракциям, крупная возвращается на повторное измельчение. После сортировки и перемалывания на вальцах смесь подается в смеситель, где перемешивается с мягчителями-маслами, выгружается на противни и поступает на девулканизацию острым паром в котел. Давление пара 8-10 атм, время 7-8 час. По окончании девулканизации смесь поступает на вальцы, где перерабатывается в виде шкурки, скатанной в рулон

4.2. Технический (термомеханический) метод

При термомеханическом методе девулканизация резины производится в червячной машине (экструдере).Особенности строения экструдера обеспечивают такие условия обработки, при которых резина, находясь в состоянии тонкой пленки , подвергается воздействию больших механических усилий. Рабочая температура девулканизации 200 С, на выходе 140-160С. Обязательным условием подобной девулканизации является наличие активаторов – меркаптанов в количестве 0.25-3% в зависимости от типа отходов.

4.3. Щелочной метод

Смесь дробленой шинной резины вместе с кордом загружается в автоклав, куда загружаются мягчители и двойной-тройной объем 6% раствора едкого натра. Процесс ведется 10-12 часов при температуре 180 С. Затем девулканизат промывается чистой водой, обезвоживается и сушится. Затем подвергается механической обработке на смесительных вальцах.

4.4. Кислотный метод

Кислотный метод применяется в основном для регенерации старой резиновой обуви, содержащей много хлопчатобумажной ткани или резиновых изделий с применением х/б ткани (гидрокостюмы и т.д.). Ткань, совулканизованную в массиве обуви, невозможно отделить просеиванием, как в покрышке, поэтому применяют метод ее травления серной кислотой. При работе по кислотному методу рассортированное на складе сырье поступает в промывную яму, где промывается проточной водой, затем подается скребковым транспортером на дробильные вальцы для более тонкого дробления. Фракция дробления 3-5 мм, более тонкое дробление вызывает затруднения при дальнейшей переработке. Затем резина передается в травильный цех, где загружается в кислотные баки с серной кислотой концентрации 18-20 %. После травления резину промывают водой, подвергают нейтрализации, затем подают в конусные сетчатые барабаны на отделение лишней влаги и в ленточные сушилки на окончательную сушку. После сушки освобожденная от ткани резина подается на измельчение на вальцы, проходит магнитный сепаратор и затем в смеситель. Далее процесс идет паровым методом.

4.5. Водонейтральный метод.

Подготовка сырья осуществляется как при паровом методе, далее девулканизация резины ведется в вертикальных автоклавах с мешалками в воде с нагнетаемым давлением пара 12 атм ( 190-195 С) 8-10 час. Девулканизат, содержащий 15-18 % влаги, направляется в разрыхлительную машину, затем на вызревание в промежуточный склад. После вызревания направляется на механическую переработку- вальцевание.

4.6. Метод растворения

В отличие от водонейтрального метода девулканизация ведется в среде растворителя (органические вещества с низкой температурой кипения , например пресс-дестиллат – первичный продукт жидкофазного крекинга нефти, представляющий собой смесь парафинов, нафтенов, олефинов и диолефинов, ароматических углеводородов а также каменноугольный сольвент, представляющий собой смесь толуола, ксилола, триметилбензола), затем растворитель отгоняется вакуумом в конденсаторе и сгущаются в жидкость, откуда направляются обратно в девулканизатор.