Методы переработки автошин

     Независимо  от метода регенерации резиновые  изделия (в основном автомобильные покрышки) сначала проходят подготовительные операции, в целом одинаковые для всех методов: их подвергают сортировке по видам, типам и содержанию каучука, освобождают от металла на борторезательных станках, разрубают механическими ножницами на 2-4 части, измельчают на шинорезах на полукольца шириной 10-40 мм, которые дробят в резиновую крошку последовательной переработкой на дробильных и размольных вальцах (используют также молотковые дробилки и дисковые мельницы), агрегированных 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. 
 
 
 
 
 
 

3.2.Паровой метод.

     При паровом методе дозированные пропорции  обестканенной резиновой крошки резиновой крошки смешивают с  мягчителями  загружают в девулканизационный  котел, где обрабатывают острым паром  под давлением 0,8-1,0 МПа при температуре 175-185 С в течение 708 ч (для шиной резины). Полученный путем такой обработки девулканизат с целью гомегинезации и пластификации смеси последовательно перерабатывают на вальцах (регенеративно-смесительных и подготовительных рафинеровочных) и пропускают через червячный фильтр-пресс (стейнер). Окончательную обработку  резиновой массы с выдачей готового продукта (регенерата) проводят на выпускных рафинеровочных вальцах,

     Основным  недостатком парового метода является отсутствие перемешивая девулканизируемой массы, что является главной причиной получения неоднородного по степени пластичности регенерата. Значительно более качественный регенерат получают водонейтральным методом.

     Процесс девулканизации обестканенной резины по водонейтральному методу проводят в снабженных мешалками вертикальных автоклавах в средеводной эмульсии мягчителей при 180-185 С в течение 5-8 ч. Греющий пар подают в рубашку автоклава при избыточном давлении 1,2 МПа и температуре 191 С. По окончании процесса девулканизации содержимое под небольшим давлением передают в буферную емкость, откуда оно поступает в сетчатый барабан для отделения от девулканизата основной массы воды. Более полное обезвоживание девулканизата (до остаточной влажности 15018%) проводят в пресс-шнеках. Его сушку можно проводить в вакумных или ленточных сушилках.

Дальнейшую механическую обработку девулканизата с получением регенерата проводят аналогично обработке  паровым методом.

      При регенерации резины по водонейтральному методу непрерывное перемещение 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 положительно сказывается на качестве регенерата.

      Технически  наиболее совершенным методом регенерации  резины является термоханияческий метод, позволяющий значительно укорить  технологический процесс, сделав его  непрерывным, и обеспечить снижение себестоимости регенерата за счет максимальной механизации и автоматизации производства.

      При производстве регенерата термомеханическим  методом обестканенную до остаточного  содержания волокна <=2% резиновую крошку непрерывно смешивают с мягчителями и в течение 4-12 мин пропускают через червячный девуканизатор (червячный пресс) с удлиненным корпусом при температуре 140-210 С. Выходящий из пресса девулканизат обрабатывают на рафировочных вальцах с получением регенерата. Производимый таким способом регенерат более однороден и пластичен, чем регенерат, получаемый водонейтральным методом.

      В нашей стране разработаны и новые  методы производства регенерата: метод  диспергирования и радиационный метод. Метод деспиргирования заключается в механическом измельчении резины до тонкодисперсного состояния в водной среде. Процесс проводят в присутствии активаторов девулканизации и поверхностно – активных веществ при пониженной температуре (40-60 С), что предупреждает рост окислительных процессов и значительные изменения каучуковых компонентов резины во время регенерации. Радиационный метод можно использовать для регенерации резины на основе бутилкаучука. Тщательное измельчение резины при этом не является обязательным.

      Себестоимость производимого в СССР регенерата была в 4-6 раз ниже себестоимости  синтетических каучуков общего назначения – бутилкаучука, изопренового и бутадиенового каучуков. Поэтому его использование лддя частичной или полной замены каучука при производстве многих  резиновых технических ихделий было экономически выгодно. Важно, что применение регенерата в резиновых смесях дает не только экономические, но и технические преимущества (увеличение скорости смешивания, уменьшение энергозатрат на обработку, уменьшение усадки получаемых резин и др.) Вместе с тем в последние десятилетия как в России, так и за рубежом производство и потребление регенерата по ряду причин (резкое повышение требований к качеству регенерата, увеличение затрат на его производство и др.) непрерывно сокращается.

      Металлосодержащие отходы регенератных производств (например, бортовые кольца автопокрышек) могут быть использованы в черной металлургии. Из текстильных отходов можно делать плиты для тепловой и звуковой изоляции, набивку для мебели и т.д.

      Другим  направлением переработки резиновых  отходов является их размол в крошку. Для такой переработки используют, в частности, автопокрышки больших размеров без металлического корда. Получаемую резиновую крошку можно перерабатывать в различные строительные материалы (битумо-резиновые матики для антикоррозионной защиты различных сооружений, гидроизоляционные и кровельные рулонные материалы, в которых может содержаться 10-40% крошки), эффективно использовать в качестве компонента материалов для изготовления химических материалов и для других целей.

      Отечественная промышленность выпускает шесть  марок регенерата, свойства которого зависят от используемого сырья и технологии производства.

      Регенерат является ценным вторичным сырьем и  используется при изготовлении резинотехнических  изделий, подошвенных резин. Потребление  регенерата в шинной промышленности составляет около 2% от каучука, при производстве РТИ – 13% и обуви – 10%.

      В резинотехнической промышленности регенерат применяют в составе  резиновых смесей при изготовлении рукавных изделий, прикладок, ремней и  другой продукции. Некоторые изделия, такие как пластины, коврики бытового назначения, изготавливают почти без добавления каучука в резиновую смесь.

      При получении некоторых резин содержание регенерата может достигать 50% от содержания каучука, а при изготовлении формованных  каблуков – 100% от содержания каучука. На основе регенерата получают резиновые клеи с высоким сопротивлением старению и адгезией к различным материалам.

      Низкосортный  регенерат марок РС и ОСТ используют при изготовлении плит для покрытия полов животноводческих ферм, спортивных площадок, а также для изготовления строительных материалов типа шифера. 
 

3.3. Термические методы утилизации резиновых отходов.

      Анализ  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.

      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 фракции. При пиролизе выделяется значительное количество тепла, так что его подвод извне к реактору необходим только на начальной стадии процесса.

      Газообразные  продукты пиролиза содержат 48-52% водорода, 25-27% метана и имеют высокую теплоту  сгорания (344-44 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 Фракия продуктов пиролиза резиновых отходов так же является высококачественным топливом, но продукт ее переработки может использоваться и в составе резиновой смеси.

      Схема установки для пиролиза автопокрышек приведена далее.

      Изношенные  покрышки аосле мойки поступают  в резательную машину, где разрезаются на куски размером 100-400 мм и в таком виде подаются в бункер, а оттуда – в загрузочное устройство, которым снабжен реактор. Существуют технологические схемы, по которым автопокрышки загружаются в реактор в измельченном виде. Однако, поскольку плотность укладки неизмельченных покрышек не превышает 150 кг/м³ , при их загрузки в реактор попадает значительное количество воздуха, и процесс пиролиза происходит неэффективно. Загрузочное устройство представляет собой шлюзовую камеру с двумя затворами, предотвращающими попадание в реактор производится  циклично. Реактор снабжен топкой 5, в которой для начала процесса сжигается природный газ, а затем после стабилизации процесса пиролиза в нее попадание в реактор избыточного количества воздуха. Загрузка кусков покрышек в реактор производится циклично. Реактор  снабжен топкой 5, в которой для начала 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, 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, где она разделяется на фракции с различной температурой кипения, которые собираются в конденсантосборник. Нижняя часть дистилляционной колонны обогревается горячей водой, поступающей из холодильника в теплообменник. Пиролизный газ, выходящий из дистилляционной колоны, с помощью компенсатора поступает на сжигание в реактор. Избыточный пиролизный газ подается 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 и разделяется магнитным сепаратором. Металлокорд поставляется внешнему потребителю для дальнейшего переплава. Измельченный и прошедший грохочение дисперсный кокс гранулируется с целью получения активного угля.

      Наряду  с описанными разрабатываются и  другие методы термической переработки  изношенных шин.

      В частности, заслуживает внимания пиролиз в расплавах солей при 650-800 С. При пиролизе образуется газообразные углеводороды; сажа после разложения шины плавает на поверхности расплава; стальные части корда опускаются на дно. Состав продуктов пиролиза в солевых расплавах следующий: 35-50% углерода, 20% газообразных углеводородов (до С₄), 10% ароматический углеводородов и 20-30% пиролизного масла. С повышением температуры увеличивается доля газообразных продуктов и ароматических углеводородов.

      Представляет  определенный интерес процесс, сущность которого заключается в термообработке резин при повышенной температуре в водородной атмосфере. При этом получают жидкое топливо с низким содержанием серы и кроме того, газ и твердый углеродистый продукт. Известен метод деполимеризации изношенных шин нагреванием в ароматическом мягчителе до растворения углеродной  части резины. Однако все эти методы еще не вышли из стадии лабораторных испытаний.

      Во  ВНИИ нефтехиме проводились исследовательские  и опытные работы по совместной термической  переработке горючих сланцев  и резиновых отходов. Установлено, что при добавлении резины можно повысить эффективность переработки сланцев с низким содержанием органической массы. Так, в результате полукоксования смесей на основе сланцев с теплотой сгорания 10,5 и 8 МДж/кг, содержащих соответственно 10 и 20% резины, можно получить такой же выход смолы, как и из высококачественного сланца с теплотой сгорания 13,4 МДж/кг. При этом, как показали расчеты, возрастание выхода смолы обеспечивается не только частичной заменой сланца резиной, при термообработке которой образуется около 50% жидких продуктов, но и более полным извлечением смолы из сланца, что, как можно предположить, является результатом экстрактивного действия легких масел, образующихся при разложение резины. 
 
 
 
 
 
 

3.4. Предлагаемый метод переработки автошин.

Метод криогенной заморозки.

      Технологическая схема криогенного измельчения покрышек представлена на чертеже.