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.
При подготовке покрышек криогенному измельчению их моют, сортируют и отправляют на борторезку - 1 для удаления бортовых колец. Далее покрышка поступает в охлажденную камеру - 2, куда поддается жидкий азот. В качестве оборудования для охлаждения может быть использована после некоторой модификации сушильная печь барабанного типа. Покрышки охлаждаются до -120 С (температура стеклования практически любых резин не ниже -70 С)
Имеющийся запас охлаждения покрышки необходим для компенсации теплопритоков к ней во время перемещения из охлаждающей камеры к молоту - 3, а также для компенсации тепловыделений при ударе молота, происходящий вследствие превращения кинетической энергии молота в тепловую. Молот имеет профилированные пуасон и матрицу, на которых происходит разбивание стеклообразной покрышки. Энергия удара составляет 38кДж, ход пуасона 700 мм, масса пуасона 800 кг. Измельченная покрышка после молота транспортером подается на шкивной железоотделитель - 4, где происходит разделение резины, текстиля и металла. Резиновая крошка поступает на сепарацию, фракционирование и доизмельчение на стандартных дробильных вальцах.
Металлокорд подается в обжиговую печь - 5 для выжигания остатков резины на проволоке и далее – на пакетировочный пресс - 6, текстильный корд – на доизмельчение в роторный измельчитель - 7 (типа ИПР) и затем на пакетировочный пресс - 8.
В результате криогенного разрушения за один удар в крошку переходит до 75% резины, содержащейся в покрышке, причем 57% крошки имеет от 0,14 до 1,25 мм. Это позволяет существенно сократить затраты на доизмельчение резиновой крошки обычными методами.
Удельные затраты энергии на разрушение покрышки в охрупченном виде в 1,8 раза меньше, чем в эластичном.
В самые последние годы активно разрабатывается промышленная технология высокотемпературного сдвигового измельчения (сжатие со сдвигом) по способу, разработанному отечественными ученными. В основе способа лежит сложный физико-химический процесс множественного разрушения твердых тел в условиях интенсивных комплексных нагрузок сжатия со сдвигом. При определенных температуре и давлении резина быстро разрушается на мелкодисперсные частицы. Преимущества этой технологии заключается в сравнительно низких энергозатратах и возможности получения из резиновых отходов мелкодисперсных частиц с высокоразвитой поверхностью. Для реализации такого способа измельчения резиновых отходов разработаны роторные измельчители непрерывного действия. Схема узла измельчения роторного дисператора показана на рисунке.