Технологии утилизации шин и их восстановление

Санкт - Петербургский 

Государственный Институт Сервиса и Экономики 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Доклад 

Для Межвузовской Научно-Практической Конференции

"Проблемы  и перспективы сервиса" 

Технологии  утилизации шин и  их восстановление

 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент 4-ого курса, группы М-42,

Специальности 230100,

Кудрев Виктор Владимирович 

E-mail:ushinka108@cards.lanck.net 
 
 
 
 
 
 

Санкт - Петербург

2001 
Введение

 
Динамичный рост парка автомобилей  во всех развитых странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин. По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в 2000 году общий вес изношенных, но непереработанных шин достиг:

в Европе-2,5 млн тонн;

в США-2,8 млн тонн;

в Японии-1,0 млн тонн;

в России-1,0 млн тонн.

В Москве ежегодно образуется более 70 тыс. тонн изношенных шин, в Петербурге и Ленинградской области - более 50 тыс. тонн...

 Объем их переработки  методом измельчения не превышает  10%. Большая часть собираемых шин  (20%) используется как топливо.  Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды: 
-шины не подвергаются биологическому разложению; 
-шины огнеопасны и, в случае возгорания, погасить их достаточно сложно; 
-при складировании они являются идеальным местом размножения грызунов, кровососущих насекомых и служат источником инфекционных заболеваний. 
Вместе с тем, амортизированные автомобильные шины содержат в себе ценное сырье: каучук, металл, текстильный корд.

 
Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью, т.е. в место гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности - коммерческую переработку отходов.

 

Не менее  перспективным методом борьбы с  накоплением изношенных шин является продление срока их службы,путем  восстановления. 

В настоящее время, все известные методы переработки шин можно разделить на две группы:

1. Физический метод
2. Химический метод

Рассмотрим их более  подробно.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Физические  методы переработки резиновых отходов 

В настоящее  время все большее значение приобретает  направление использования отходов в виде дисперсных материалов. Наиболее полно первоначальная структура и свойства каучука и других полимеров, содержащихся в отходах, сохраняются при механическом измельчении.

Установление  взаимосвязи между размерами  частиц материала, их физико-химическими и механическими характеристиками и затратами энергии на измельчение и параметрами измельчающего оборудования необходимо для расчета измельчителей и определения оптимальных условий их эксплуатации.

Процесс измельчения, несмотря на кажущуюся простоту, очень сложный не только по определению характера, величины и направления нагрузок, но и по трудности количественного учета результатов разрушения.

Ниже представлена классификация имеющихся в настоящее  время способов измельчения вторичных резин.

 

 

Согласно  данной классификации рассмотрим следующие  технологии: 
 
 

1. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ  ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ

 

Разработчик и поставщик оборудования ЗАО "ALMAS ENGINEERING"(Москва)

 
При низкотемпературной обработке  изношенных шин дробление производится при температурах -60 град.С ... -90 град. С, когда резина находится в псевдохрупком состоянии. Результаты экспериментов  показали, что дробление при низких температурах значительно уменьшает энергозатраты на дробление, улучшает отделение металла и текстиля от резины, повышает выход резины. Во всех известных установках для охлаждения резины используется жидкий азот. Но сложность его доставки, хранения, высокая стоимость и высокие энергозатраты на его производство являются основными причинами, сдерживающими в настоящее время внедрение низкотемпературной технологии. Для получения температур в диапазоне -80 град.С ... -120 град.С более эффективными являются турбохолодильные машины. В этом диапазоне температур применение турбохолодильных машин позволяет снизить себестоимость получения холода в 3-4 раза, а удельные энергозатраты в 2-3 раза по сравнению с применением жидкого азота. Технология не внедрена. Производительность линии 6000 т/год.   
 
 
 
 
 
 

ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ЛИНИИ 

Схема линии представлена в приложении 1.  Изношенные автомобильные шины подаются в машину для удаления бортовых колец. После этого шины поступают в шинорез и далее в ножевую роторную дробилку. Затем следует магнитный сепаратор и аэросепаратор. Для охлаждения порезанные и предварительно очищенные куски резины подаются в холодильную камеру, где охлаждаются до температуры -50 град.С...-90 град.С. Холодный воздух для охлаждения резины подается от генератора холода воздушной турбохолодильной машины. Далее охлажденная резина попадает в роторно-лопаточный измельчитель, откуда она направляется на повторную очистку в магнитный сепаратор и аэросепаратор, где отбирается резиновая крошка менее 1 мм ... 0,5 мм, а также более крупная и затаривается в мешки и отправляется к заказчику.  

  

2. БАРОДЕСТРУКЦИОННАЯ ТЕХНОЛЛОГИЯ

 

Разработчик и поставщик оборудования: ГНПП "Корд-экс"

(ПЕРМЬ) 

Технология  основана на явлении "псевдосжижения" резины при высоких давлениях  и истечении её через отверстия  специальной камеры. Резина и текстильный  корд при этом отделяются от металлического корда и бортовых колец, измельчаются и выходят из отверстий в виде первичной резино-тканевой крошки, которая подвергается дальнейшей переработке: доизмельчению и сепарации. Металлокорд извлекается из камеры в виде спрессованного брикета. Производительность линии 6000 т/год. В настоящее время реализованы и успешно работают 2 перерабатывабщих завода: "Астор"(Пермь), ЛПЗ(Лениногорск,Татарстан) 
 

ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ЛИНИИ 

   Схема линии представлена в приложении 2.  Автопокрышка  подаётся под пресс для резки шин, где режется на  фрагменты 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.

После установки  высокого давления резинотканевая крошка и металл  подаются в аппарат  очистки брикетов для отделения  металлокорда (поступает в контейнер)от резины и текстильного корда, выделение  бортовых колец. Далее 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  в кордоотделитель, где происходит отделение резины от текстильного корда и  разделение резиновой крошки на две фракции:

· менее 3 мм;

· от 3 до 10 мм.

Отделившийся  от резины текстильный корд поступает  в контейнер.

В случае если резиновая крошка фракцией более 3 мм интересует потребителя как товарная продукция, то она фасуется в бумажные мешки, если нет, то она попадает в экструдер-измельчитель.

После измельчения  вновь в кордоотделитель. Текстильный  корд - в контейнер, а резиновая крошка - в вибросито, где происходит дальнейшее её разделение на три фракции: 

I - от 0,3 до 1,0 мм;

II - от 1,0 до 3,0 мм;

III - свыше  3,0 мм.  

Фракция резиновой  крошки более 3 мм возвращается в экструдер-измельчитель, а резиновая крошка I и II фракции отгружается покупателю. 
 
 
 

3. ПОЛНОСТЬЮ МЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА

 

Генеральный разработчик: ООО "Компьютерное проектирование и

                                                    конструирование" (Москва).

Поставщик оборудования:  ОАО "Тушинский машиностроительный

                             завод" (Москва). 

В основу технологии переработки заложено механическое измельчение шин до небольших кусков с последующим механическим отделением металлического и текстильного корда, основанном на принципе "повышения хрупкости" резины при высоких скоростях соударений, и получение тонкодисперсных резиновых порошков размером до 0,2 мм путем экструзионного измельчения полученной резиновой крошки. Производительность линии 5100 т/год. Оборудование успешно эксплуатируется в ЗАО "Экошина"(Москва). 
 
 

 

ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ  ЛИНИИ 

Технологический процесс  включает в себя три этапа: 
- предварительная резка шин на куски; 
- дробление кусков резины и отделение металлического и текстильного корда; 
- получение тонкодисперсного резинового порошка.

Схема линии представлена в приложении 3. 
На первом этапе технологического процесса поступающие со склада шины подаются на участок подготовки шин, где они моются и очищаются от посторонних включений. 
После мойки шины поступают в блок предварительного измельчения - агрегаты трехкаскадной ножевой дробилки, в которых происходит последовательное измельчение шин до кусков резины, размеры которых не превышают 30х50 мм. 
На втором этапе предварительно измельченные куски шин  подаются в молотковую дробилку , где происходит их дробление до размеров 10х20 мм. При дроблении кусков обрабатываемая в молотковой дробилке масса разделяется на резину, металлический корд, бортовую проволоку и текстильное волокно. 
Резиновая крошка с выделенным металлом поступает на транспортер, с которого свободный металл удаляется с помощью магнитных сепараторов и поступает в специальные бункеры. После металлические отходы брикетируются. 
На третьем этапе куски резины подаются в экструдер-измельчитель. На этой стадии обработки происходит параллельное отделение остатков текстильного волокна и отделение его с помощью гравитационного сепаратора от резиновой крошки. Очищенный от текстиля резиновый порошок подается во вторую камеру экструдера-измельчителя, в котором происходит окончательное тонкодисперсное измельчение. 
По выходу из экструдера - 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-яя дополнительная фракция - 0,2…0,45 мм (поставка по заказу)

В приложении 4 представлено сравнение вышеназванных технологических линий по затратам электроэнергии и по выходу товарного продукта.   
 
 

4. НОВЕЙШАЯ  ТЕХНОЛОГИЯ

 

Золотая медаль 26-го Международного салона изобретений, прошедшего весной 2000 года в Женеве, присуждена способу озонной переработки изношенных шин, предложенному группой российских ученых и инженеров. Суть технологии - в "продувании" озоном автомобильных покрышек, что приводит в полному их рассыпанию в мелкую крошку с отделением от металлического и текстильного корда.