VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В современном автомобилестроении используются различные изделия из резины, например: автопокрышки, приводные ремни, шланги, сальники, манжеты, коврики и др. Многие резинотехнические изделия имеют сложную форму или конструкцию и кроме резины также могут содержать металл, текстиль и другие материалы. Наиболее крупными по габаритам, многотоннажными и сложными по составу, а также наиболее эксплуатируемыми и часто заменяемыми изделиями из резины являются автопокрышки. В их состав кроме резины входят: металлическая проволока, полимерные нити. Неудивительно, что с ростом количества автотранспорта постоянно увеличивается и численность изношенных автопокрышек. В составе отходов резинотехнических изделий изношенные шины (автомобильные, колесных тракторов, прицепов, строительной, подъемной, специальной и военной техники) составляют подавляющее большинство. Темпы роста объемов их образования во всем мире увеличиваются каждый год. Переработка и утилизация изношенных автомобильных покрышек – самая актуальная из числа поставленных автомобилестроением проблем перед населением планеты с точки зрения экологии. Проблема утилизации и переработки изношенных шин имеет также существенное экономическое значение, поскольку потребности хозяйства в природных ресурсах непрерывно растут, а их стоимость постоянно повышается [2].

В настоящее время, известно несколько видов переработки шин. Перечислим наиболее распространенные виды: термолиз, пиролиз, сжигание, восстановление протектора, а также получение резиновой крошки. Данная статья посвящена анализу существующих на сегодняшний день способов переработки и утилизации шин и резинотехнических изделий от автомобилестроения переработкой в резиновую крошку. Рассмотрим 3 способа получения резиновой крошки: низкотемпературная обработка, бародеструкционная обработка и механическое измельчение.

Итак, при низкотемпературной обработке резину переводят в псевдохрупкое состояние и начинают дробить. Такое состояние можно достичь охладив резину до температуры -60°С ... -90°С. Дробление резины при низких температурах значительно уменьшает энергозатраты, позволяет качественнее отделять металл и текстиль от резины и повышает качество выхода резиновой крошки. Преимущественно в установках для охлаждения резины перед дроблением используется жидкий азот. Поэтому низкотемпературная технология слабо распространена на данный момент из-за сложности хранения, транспортировки и высоких энергетических завтрат на производство азота. Для достижения рабочих температур в диапазоне -80°С ... -120°С более эффективными являются турбохолодильные установки. В таком диапазоне температур применение турбохолодильных установок позволяет снизить себестоимость получения холода в 3-4 раза, а удельные энергоетические затраты в 2-3 раза по сравнению с применением жидкого азота [1].

Схема низкотемпературной технологии утилизации представлена на рисунке 1. Бортовые кольца удаляются механически, после попадания шины в машину. После этой процедуры покрышки и изделия из резины поступают в шинорез и затем в ножевую роторную дробилку. Затем поступают в магнитный сепаратор и аэросепаратор.

Рис. 1 – Низкотемпературная технология утилизации резинотехнических отходов

Порезанные куски подаются в охладительную камеру и охлаждаются до -60°С...-90°С. Для охлаждения резины подается холодный воздух от генератора холода воздушной турбохолодильной установки. После охлажденная резина попадает в роторно-лопаточный измельчитель и направляется на повторную очистку в магнитный сепаратор и аэросепаратор, где резиновая крошка сортируется и отбирается согласно размеру: менее 1…0,5 мм и крошка более крупного размера. Затем готовый продукт затаривается в мешки и отправляется к заказчику либо на другие нужды.

Рассмотрим бародеструкционную переработку. Данная технология основана на явлении «псевдосжижения» резины и истечении её через отверстия специальной камеры при высоких давлениях. При этом от бортовых колец и металлического корда покрышки отделяются резина и текстильный корд, затем покрышки измельчаются и поступают из отверстий в виде резино-тканевой крошки, которая подвергается дальнейшей допереработке: доизмельчению и сепарации. Металлокорд поступает из камеры установки в виде спрессованного металлического брикета.

Схема бародеструкционной технологии представлена на рисунке 2.Покрышка подаётся под пресс для резки шин, где режется на куски определенного размеры с массой не более 20 кг. Далее куски подаются в установку высокого давления.

В установке высокого давления шина загружается в рабочую камеру, где происходит экструзия резины в виде кусков размерами 20-80 мм и отделение металлокорда [1].

После установки высокого давления резинотканевая крошка и металл подаются в аппарат для очистки брикетов для отделения металлокорда, который поступает отдельно, от резины и текстильного корда, выделение бортовых колец. После остальная масса подаётся в магнитный сепаратор, где улавливается основная часть брекерного металлокорда. Оставшаяся масса подаётся в роторную дробилку, где резина измельчается до 10 мм.

Далее вновь эта масса поступает в кордоотделитель, где происходит отделение резины от текстильного корда и разделение резиновой крошки на две фракции по размеру: менее 3 мм и от 3 до 10 мм. Отделившийся от резины текстильный корд поступает в контейнер.

В случае если резиновая крошка фракцией более 3 мм интересует заказчика как товарная продукция, то она затаривается в упаковку, если нет, то она снова попадает в экструдер-измельчитель для дальнейшей переработки.

После измельчения вновь поступает в кордоотделитель. Текстильный корд - в контейнер, а резиновая крошка - в вибросито, где происходит дальнейшее её разделение на три фракции: первая - от 0,3 до 1,0 мм; вторая - от 1,0 до 3,0 мм; третья - свыше 3,0 мм.

Фракция резиновой крошки с размером более 3 мм возвращается в экструдер-измельчитель, а резиновая крошка первой и второй фракции отгружается заказчику.

Рис. 2 – Бародеструкционная технология утилизации резинотехнических отходов

И последним методом утилизации резинотехнических изделий, который рассматривается в этой статье, является механическая переработка. В основе данной переработки резины лежит механическое измельчение шин до кусков небольшого размера с последующим механическим отделением текстильного, а также металлического кордов. Представленная технология базируется на принципе «повышения хрупкости» резины при высоких скоростях соударений, и получение тонкодисперсного резинового порошка размером до 0,2 мм путем экструзионного измельчения полученной резиновой крошки.

Этот технологический процесс осуществляется в три этапа:- сначала шины предварительно режут на куски в ножевой дробилке;

- затем дробят полученные куски резины и отделяют металлический и текстильный корды в молотковой дробилке;

- на выходе получают тонкодисперсный резиновый порошок.

Схема полностью механической переработки представлена на рисунке 3. На первом этапе технологического процесса поступающие со склада шины и резинотехнические изделия подаются на участок подготовки, где они моются и очищаются от посторонних включений.

После мойки они поступают в блок предварительного измельчения - агрегаты трехкаскадной ножевой дробилки, в которых последовательно происходит измельчение шин до кусков резины, размеры которых не превышают 30-50 мм.

На втором этапе предварительно измельченные куски резины подаются в молотковую дробилку, где происходит дробление до размеров 10-20 мм. При дроблении кусков в молотковой дробилке получаемая масса разделяется по категориям: на резину, металлический корд, бортовую проволоку и текстильное волокно.

Резиновая крошка с выделенным металлом поступает на транспортировочную ленту, с которого свободный металл удаляется с помощью магнитных сепараторов и поступает в специальные контейнеры (бункеры). После металлические отходы помещаются в специальную тару [2].

Рис. 3 – Полностью механическая переработка резинотехнических отходов

На третьем этапе куски резины поступают в экструдер-измельчитель. На этой стадии переработки происходит последовательное отделение остатков текстильного волокна с помощью гравитационного сепаратора от полученной резиновой крошки. Очищенный от текстиля резиновый порошок подается во вторую камеру экструдера-измельчителя, в котором происходит окончательное тонкодисперсное измельчение. После выхода из экструдера данная масса поступает в вибросито, и где осуществляется рассев порошка на 3 фракции. 1-ая фракция – 0,5-0,8 мм; 2-ая фракция – 0,8-1,6 мм; 3-я дополнительная фракция - 0,2-0,45 мм, затем сортируется и упаковывается согласно представленной зависимости.

Использование переработанной резиновой крошки имеет множество направлений. Например, ее можно использовать в верхних слоях дорожных покрытий в качестве резинобетона, как добавку при изготовлении новых шин, при изготовлении композиционных кровельных материалов, для модификации нефтяного битума в асфальтобетонных смесях и т.д. Также продукты, кроме переработанной резины, от переработанных шин (текстильное волокно, металл) можно использовать в других нуждах. К тому же решение данной проблемы позволит решить экологические проблемы, связанные с захоронением отработавших шин и возникновением свалок покрышек (рисунок 4)

Рисунок 4 – валка использованных покрышек

Список литературы

1) Технологии утилизации шин, а также их восстановление [Электронный ресурс]: Экорезина, – Режим доступа: http://www.ecorezina.ru/information/articles/utilizaciya.aspx, свободный (*дата обращения 24.01.2016)

2) Беляев П.С.. Повышение качества нефтяных битумов путем модификации продуктами переработки изношенных автомобильных шин / П.С. Беляев, О.Г. Маликов, М.В. Забавников, А.Р. Соколов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2003, №1. С 63-69.

Код для цитирования: Скопировать