Технологии процесса переработки и восстановления изношенных автомобильных шин

• Установлено, что применение резиновой крошки в асфальтобетоне в два раза повышает коэффициент сцепления на мокром покрытии. На сухом покрытии существенных изменений нет.
• При использовании резиновой крошки от 0 до 1.0 мм трещиностойкость возрастает на 30 процентов. С уменьшением размера частиц трещиностойкость увеличивается. Особенно эффективно применение частиц крошки от 0.14 мм и меньше. Частицы меньше 0.08 за время перемешивания распадаются, составляющие модифицируют битум, улучшая его свойства.
• При небольших размерах частиц крошка распределяется по массе асфальтобетонной смеси более равномерно повышая упругую деформацию при отрицательных температурах.
• Объем дробленой резины в составе таких усовершенствованных покрытий yдолжен составлять около 2% от массы минерального материала, т.е. 60…70 тонн на 1 км дорожного полотна. При этом срок эксплуатации дорожного полотна увеличивается в 1,5 - 2 раза.

Такие порошки (размерами  частиц от 0,5 до 1,0 мм) используются также в качестве сорбента для сбора сырой нефти и жидких нефтепродуктов с поверхности воды и почвы, для тампонирования нефтяных скважин, гидроизоляции зеленых пластов и т.д.; резиновая крошка с размерами частиц от 2 до 10 мм используется при изготов лении массивных резиновых плит для комплектования трамвайных и железнодорожных переездов, отличающихся длительностью эксплуатации, хорошей атмосферостойкостью, пониженным уровнем шума и современным дизайном; спортивных площадок с удобным и безопасным покрытием; животноводческих помещений и т.д.

Изношенные автомобильные  шины как вторичный энергосурс (химические методы переработки)

Речь идет о  методах, приводящих к глубоким необратимым  изменениям структуры полимеров. Как  правило, эти методы осуществляются при высоких температурах и заключаются  в термическом разложении (деструкции) полимеров в той или иной среде  и получению продуктов различной  молекулярной массы. К этим методам  относятся сжигание, крекинг, пиролиз.

Существуют два  способа сжигания с целью утилизации энергии: прямой и косвенный.

В первом случае шины, грубоизмельченные или целиком, сжигают в избытке кислорода. Иногда грубоизмельченные шины добавляют к другому сжигаемому материалу для повышения его теплотворной способности.

(теплотворная способность резины составляет 32 ГДж/т, что соответствует углю высокого качества).

Так в США  Фирма "Waste Management Inc" сооружает установки по дроблению шин и поставляет резиновую крошку в качестве топлива на целлюлозно-бумажные комбинаты и цементные заводы. Также резиновая крошка как топливный материал используется в виде 10% добавки при сжигании угля.

Этой же фирмой проводится эксперимент по сжиганию резины крупного дробления (до 25 мм) в  циклонных топках энергетических котлов. Доля резины составляет 2-3% от массы  угольного топлива.

Сложность процесса дробления изношенных шин (особенно с металлокордом) стимулировала развитие технологии сжигания шин в цельном виде. В Англии фирма "Avon Rubber" эксплуатирует печи для сжигания шин в цельном виде с 1973 г., т.е. имеет уже почти 20-летний опыт в этой области.

В США, в свою очередь, развивается строительство  электростанций, использующих в качестве топлива только автомобильные шины. Фирма "Oxford Energy" построила и эксплуатирует в г. Модесто электростанцию мощностью 14 МВт для сжигания 50 тыс. т. шин в цельном виде. На основании успешного опыта сжигания шин в США планируется построить 12 таких электростанций.

В Великобритании рассматривается вопрос строительства  электростанций мощностью 20-30 МВт для  сжигания 12 млн. шин в год массой 90 тыс. т.

Из стран СНГ  по такой технологии работают лишь в Казахстане.

Одним из главных  недостатков переработки сжиганием  является тот факт, что при сжигании изношенных шин, как и при сжигании нефти, уничтожаются химически ценные вещества, содержащиеся в материале  изношенных шин.

Во втором случае на сжигание поступает газ, полученный в процессах переработки изношенных шин, например, при пиролизе (основаны на термическом разложении отходов при отсутствии или большом дефиците кислорода с целью сохранения углеводородного сырья).

Энергия горючего газа используется для получения  горячей воды или водяного пара при  помощи теплообменников.

На Международной  выставке-конгрессе "Высокие технологии. Инновации. Инвестиции “ был представлен  проект ЗАО "Камея“ (Петербург) по созданию эффективной системы сбора и комплексной утилизации покрышек в Петербурге и Ленинградской области. Сутью проекта является оригинальный способ утилизации измельченных автопокрышек совместно с горючим сланцем, который позволяет на газогенераторах, стоящих в городе Сланцы, утилизировать до 100 тыс. тонн старых покрышек и резины в год, при этом получая жидкое и газообразное топливо.

Так при термообработке целых и измельченных шин наиболее высокий выход масел наблюдается  при 500 о С, при 900 о С отмечается наибольший выход газа. При этом выход продуктов определяется только температурой, а не размерами кусков шин. Из тонны резиновых отходов можно получить пиролизом 450-600 литров пиролизного масла и 250-320 кг пиролизной сажи, 55 кг металла, 10.2 м 3 пиролизного газа.

В США в настоящее  время фирмой "Firestone Tyres" проведены успешные опыты по трансформированию резины в метанол с получением пылевидной сажи, соответствующей стандарту для резинотехнического производства. Первая установка имеет производительность по метанолу 300 т/сутки. Установка рассчитана на переработку шин легковых автомобилей диаметром 50 см. Основным процессом деструкции резины для дальнейшего трансформирования продуктов разложения в метанол является пиролиз в окислительной камере при температуре 1000 °С. Для переработки шин необходимо их разрезать на части с отделением борта, который используется как побочный товарный продукт.

Жидкие и газообразные продукты пиролиза можно использовать не только как топливо. Жидкие продукты пиролиза можно использовать в качестве пленкообразующих растворителей, пластификаторов, мягчителей для регенерации резин. Пек пиролизной смолы является хорошим мягчителем, который может использоваться самостоятельно или в смеси с другими компонентами. Тяжелая фракция пиролизата как добавка к битуму, использующемуся в дорожном строительстве, может повысить его эластичность, устойчивость к холоду и влаге.

Из газообразной фракции пиролиза можно выделять ароматические масла, пригодные  для применения в производстве резиновых  смесей. Низкомолекулярные углеводороды могут быть использованы в качестве сырья для органического синтеза  и в качестве топлива.

Восстановление  шин 

Вдумайтесь, само по себе, шинное производство — одно из самых энергоемких — постоянно  наращивает мощности. Уничтожение отработавших шин, пиролизом, описанным выше, еще  более энергоемко, а для сжигание 3-4 тыс. покрышек требуется такое же количество кислорода, какое поглощает небольшой европейский городок за месяц.

И тут наступает  очередь цифр.

1:2 - таково соотношение  продаж новых и восстановленных  покрышек в странах Западной  и Центральной Европы и Скандинавии. 

Как это не покажется  странным, но среди фирм, занимающихся восстановлением покрышек, лидируют шинные заводы.

Так компания Marangoni (Италия) кроме производства покрышек для грузовых и легковых автомобилей и автобусов выпускает оборудование и материалы не только для восстановления покрышек, но и для их безотходной утилизации.

Существует несколько  технологий восстановления изношенного  протектора. Наиболее распространены нарезка и горячая вулканизация специальной гладкой ленты с  одновременным формированием рисунка (этот процесс был хорошо известен у нас в стране как «наварка»).

Однако, самые большие надежды и перспективы связаны на сегодняшний день именно с «холодной» (при температурах до 100С) вулканизацией с применением лент с заранее нанесенным рисунком. В большинстве случаев для этого используется лента, равная размерам основных типов покрышек. Однако та же Marangoni успешно реализует технологию восстановления покрышек с помощью готовых протекторов кольцеобразной формы. Специальный станок растягивает резиновое кольцо и надевает его на подготовленный бреккер.

 

В конце прошлого года под Минском был запущен  минизавод СП "Белретред", занимающийся восстановлением шин грузовых автомобилей по технологии фирмы " Эллерброк" (Германия). Сущность данной технологии заключается в том, что новый протектор предварительно вулканизируется на предприятии фирмы "Эллерброк", а затем "приклеивается" к предварительно подготовленному каркасу при температуре около +100С. При этом исключается возможность вторичной вулканизации и повреждения каркаса шины за счет ослабления связи между резиной и кордом. Под "приклеиванием" в данном случае подразумевается "автоматическая вулканизация", которая осуществляется при помощи специальных химических веществ, ускоряющих данный процесс.

Предприятие дает на свою продукцию гарантию 1 год.

Процесс восстановления

Процесс начинается с визуального контроля, в результате которого отсеиваются покрышки с  видимыми дефектами. Затем следует  проверка шины под давлением, после  которой колесо поступает на участок, где с него снимаются остатки  старого протектора.

После устранения мелких дефектов, вскрытых после снятия старого протектора, осуществляется процесс подготовки каркаса к  обработке клеем. Затем наносится  клей, в состав которого входят вещества, активизирующие процесс вулканизации, и прокладочная лента, по составу  напоминающая сырую резину. После  всех этих операций на шину накладывается  протектор фирмы "Эллерброк".

Следующий этап - закладка колеса в оболочки, называемые энвелопами. Полученный "бутерброд" подается в автоклав, где при температуре чуть ниже +100С происходит "холодная вулканизация". На финишных же операциях осуществляется проверка покрышки под давлением и придание колесу товарного вида.

В России по технологии холодной вулканизации работают: ООО “Скай”, дилер германской компании Vergolst в Северо-Западном регионе, Чеховский шиновосстановительный завод (ЧШЗ); «Совтрансавто-Брянск», работающий по технологии американской компании Bandag ; завод РТИ (г. Копейск).

Заключение 

Для примера, цена одного нового колеса карьерного самосвала (в зависимости от грузоподъемности) составляет 8000$ - 20000$, а восстановление методом холодной вулканизации обходится  в 2 - 5 раз дешевле. Шины легковых автомобилей, в виду их большего распространения  и при том значительно меньшей стоимости, восстанавливать не всегда выгодно, поэтому целесообразно их утилизовывать для получения гранулята или использывать их как вторичный энергоресурс.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Низкотемпературная технология  
 
 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Бародеструкционная технология

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Полностью механическая переработка

ПРИЛОЖЕНИЕ 4