Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Инженерная экология: защита литосферы от твердых промышленных и бытовых отходов

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Наиболее ценными компонентами отходов производства резинотехнических изделий являются каучуки, ткани, металлокорд, по содержанию и качеству которых различные виды отходов неравнозначны (содержание каучука в отдельных видах отходов достигает 50% и более). Основную массу отходов производства резиновых технических изделий (наименее ценную их часть) вывозят на свалки или сжигают. Примерно 20—30% отходов (60% невулка- низированных) используют в основном на самих предприятиях для изготовления изделий широкого потребления (резиновых ковров и трубок различного назначения, шифера, рукавиц, фартуков и др.) и резиновой крошки [4, 92].

Аналогичными по составу являются изношенные автомобильные (авиационные, тракторные и др.) пневмошины (покрышки), различные резинотехнические изделия (транспортерные ленты, рукава и др.) и предметы личного пользования (в основном обувь).

Протектор современных автопокрышек, имеющих в каркасе высокопрочную кордную ткань или металл, изнашивается быстрее каркаса (основы покрышки). Из-за износа протектора выходит из строя более половины эксплуатируемых покрышек. Значительную часть таких покрышек передают на шиновосстановительные заводы.

Полностью изношенные автопокрышки, потерявшие в процессе их эксплуатации 15—20% своей начальной массы, заключают в себе около 75% израсходованных на их производство каучука и других ценных ингредиентов, которые могут быть с выгодой возвращены в материальное производство [148].

Утратившие свою потребительскую ценность изделия из вулканизированной упругой и эластичной резины обрабатывают с получением пластичного продукта — регенерата, пригодного для использования в сырьевых резиновых смесях производств резинотехнических изделий. При регенерации автомобильной покрышки среднего размера может быть возвращено около 10 кг каучукового вещества. В настоящее время объем переработки изношенных покрышек составляет около 50%.

Не все изношенные резиновые изделия могут быть использованы для производства регенерата. Так, непригодными для регенерации являются изделия, утратившие эластичность и ставшие хрупкими в результате старения резины, изделия с низким содержанием каучукового вещества, а также изделия, приготовленные из одного регенерата, и др.

Перед регенерацией резиновые отходы должны пройти подготовку, заключающуюся в измельчении резины в крошку, отделении от нее текстильной ткани и смешивании крошки с добавками — мягчителями и активаторами процесса девулканизации, способствующими переходу резины в пластичное состояние [4, 5, 92].

В качестве мягчителей при девулканизации используют органические продукты (сосновые, газогенераторные и сланцевые смолы, канифоль, технические масла и др.) с температурой кипения выше 300°С, значительно превышающей температуру процесса девулканизации. Роль мягчителей заключается в том, что их молекулы проникают между молекулами каучука в резине, вызывая ее набухание в результате увеличения межмолекулярных расстояний и ослабления межмолекулярных сил притяжения, что сокращает вероятность процессов структурирования каучука. Мягчители, кроме того, образуют один из компонентов регенерата, увеличивая его пластичность. Их доза составляет 10—30% (в отдельных случаях до 50%) от массы резины.

Как активаторы (агенты окислительной деструкции) процесса девулканизации используют дисульфид пентахлортиофенола, дисульфид трихлортиофенола, их цинковые соли и другие химические пластификаторы. Применение этих соединений позволяет значительно (на 40—50%) сократить время девулканизации и понизить ее температуру. Добавляют их 0,15—3,0% — в зависимости от состава резины.

Основным процессом регенератного производства является процесс девулканизации, который сводится к нагреванию измельченной резины с добавками в течение определенного времени при повышенной температуре (160—190°С). При этом происходит деструкция вулканизированного каучука: его пространственная структура частично разрушается, причем разрывы ее происходят как по местам присоединения атомов серы, так и в самих молекулярных цепях. В результате девулканизации сокращается число поперечных и основных связей каучука, следствием чего является возникновение растворимой фракции, средняя молекулярная масса которой составляет 6000—12 000. Установлено, что каучуковое вещество в регенерате существует в виде массы набухшего в мягчителе геля — нерастворимой части и распределенных в ней частиц золя — растворимой части. Таким образом, набухание резины в мягчителе способствует ее девулканизации.

Продукт, получаемый в результате девулканизации — девулка- низат, имеет в своей структуре большое число ненасыщенных двойных связей, что объясняет способность к вулканизации приготовленного на его основе регенерата.

В настоящее время в отечественной промышленности регенерат получают паровым 15%), водонейтральным 40%) и термомеханическим (= 45%) методами.

Независимо от метода регенерации резиновые изделия (в основном автомобильные покрышки) сначала проходят подготовительные операции, в целом одинаковые для всех методов переработки (рис. 6.7, а): их подвергают сортировке по видам, типам и содержанию каучука, освобождают от металла на борторезательных станках, разрубают механическими ножницами на 2—4 части, измельчают на шипорезах 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.

При использовании парового метода (рис. 6.7, б) дозированные порции обестканенной резиновой крошки смешивают с мягчителями и загружают в девулканизационный котел, где обрабатывают острым паром под давлением 0,8—1,0 МПа при температуре 175— 185°С в течение 7—8 ч. Полученный путем такой обработки девул- канизат с целью гомогенизации и пластификации смеси последова-

тельно перерабатывают на вальцах (регенеративно-смесительных и подготовительных рафинеровочных) и пропускают через червячный фильтр-пресс (стрейнер). Окончательную обработку резиновой массы с выдачей готового продукта (регенерата) проводят на выпускных рафинеровочных вальцах.

Схемы отделений производства шинного регенерата

Рис. 6.7. Схемы отделений производства шинного регенерата:

а — подготовительные отделения; б, в — основного производства — паровым методом; в — водонейтральным методом); 7 — цепной конвейер; 2 — борторезательный станок; 3 — механические ножницы; 4 — шипорез; 5 — ленточный транспортер; 6 — дробильные вальцы; 7 — элеватор; 8 — вибросито; 9 — шнековый транспортер; 10 — размольные вальцы; 11 — бункеры; 12 — воздуходувка; 13 — циклон; 14 — автоматические весы; 75 — бункер-дозатор; 16 — смеситель; 77 — противень; 18 — мерник; 19 — емкость для мягчителей; 20 — девулканизационный котел; 27 — регенеративно-смесительные вальцы; 22 — подготовительные рафине- ровочные вальцы; 23 — червячный фильтр-пресс; 24 — выпускные рафинеро- вочные вальцы; 25 — готовый продукт; 26 — склад регенерата; 27 — бак для подогрева воды; 28 — баки для мягчителей; 29 — мерники; 30 — автоклав; 31 — буферная емкость; 32 — сетчатый барабан; 33 — пресс-шнек; 34 — рыхлитель

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

Процесс девулканизации обестканенной резины водонейтральным методом (рис. 6.7, в) проводят в снабженных мешалками вертикальных автоклавах в среде водной 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 19ГС. 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 15—18%) проводят в пресс-шнеках. Его сушку можно проводить в вакуумных или ленточных сушилках. Дальнейшую механическую обработку девулканизата с получением регенерата проводят аналогично обработке с помощью парового метода.

При регенерации резины водонейтральным методом непрерывное перемешивание 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.

Более совершенным методом регенерации резины является термомеханический метод, позволяющий значительно ускорить технологический процесс, сделав его непрерывным, и обеспечить снижение себестоимости регенерата за счет максимальной механизации и автоматизации производства.

При производстве регенерата термомеханическим методом (рис. 6.8) обестканенную до остаточного содержания волокна < 2% резиновую крошку непрерывно смешивают с мягчителями и в течение 4—12 мин пропускают через червячный девулканизатор (червячный пресс) с удлиненным корпусом при температуре 140—210°С. Выходящий из пресса девулканизат обрабатывают на рафинеро- вочных вальцах с получением регенерата. Производимый таким способом регенерат более однороден и пластичен, чем регенерат, получаемый водонейтральным методом.

Себестоимость производимого в России регенерата намного ниже себестоимости синтетических каучуков общего назначения — бутилкаучука, изопренового и бутадиенового каучуков. Поэтому его использование для частичной или полной замены каучука при производстве многих резиновых технических изделий экономически выгодно.

Металлсодержащие отходы регенератных производств могут быть использованы в черной металлургии. Из текстильных отходов можно делать плиты для тепловой и звуковой изоляции, набивку для мебели и т.д.

Схема производства регенерата термомеханическим методом

Рис. 6.8. Схема производства регенерата термомеханическим методом:

  • 7 — бункер для дробленой резины; 2 — емкость для мягчителей; 3 — дозаторы; 4 — смеситель; 5 — червячный девулканизатор; 6 — рафинировочные вальцы;
  • 7 — продукт

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 (битумно-резиновые мастики для антикоррозионной защиты различных сооружений, гидроизоляционные и кровельные рулонные материалы, в которых может содержаться 10-40% крошки), эффективно использовать в качестве компонента материалов для дорожных покрытий, применять для изготовления химически стойкой тары, некоторых технических материалов и для других целей.

В значительных масштабах старые автопокрышки используют для ограждения транспортных магистралей и портовых причалов, укрепления береговых откосов, при погрузочно-разгрузочных работах, в рыбоводстве и т.п. Резиновые отходы, не используемые для получения регенерата и размола в крошку, могут быть переработаны методом пиролиза с получением различных продуктов (см. параграф 4.2).

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы