Вся электронная библиотека >>>

 Переработка  >>>

 

 

Переработка промышленных отходов


Раздел: Переработка

 

9.7. Классификация резиновых отходов и способов их переработки

  

Особенности химического строения эластомеров, заключающиеся в наличии длинных молекул с радикалами, которые образуют прочную трехмерную структуру с поперечными связями, а также сложность надмолекулярных структур эластомеров придаю! им уникальные свойства, делающие их незаменимыми материалами для современного машиностроения и других отраслей экономики.

В то же время именно эти свойства, в ряде случаев усугубляющиеся сложной конструкцией изделия (например, шин), являются основой значительных трудностей, связанных с утилизацией отработанных резиноподобных материалов.

Изделия из резины, благодаря уникальным свойствам этого материала (прежде всего способности к большим обратимым деформациям), применяются во всех отраслях промышленности. Их изготавливают путем вулканизации резиновых смесей, основой которых является каучук. Состав резиновых отходов может быть очень различным и зависит от ассортимента продукции, который включает резинотехнические изделия, обувь и шины. В зависимости от назначения резиновые изделия изготавливаются на основе различных каучуков, пластификаторов, наполнителей и других ингредиентов, а потому их смешение между собой не всегда целесообразно. Отходы резины образуются как в сфере производства резиновых изделий, так и в сфере их потребления, т. е. при эксплуатации.

Резинотехнические изделия могут содержать в своем составе в качестве арматуры текстильные материалы и металл. Промышленные отходы образуются на всех стадиях изготовления резиновых изделий. С точки зрения утилизации отходов принципиально важно, образовались ли они до вулканизации или после нее.

Резиновые отходы, образовавшиеся до стадии вулканизации, по свойствам мало отличаются от исходных резиновых смесей и могут возвращаться в производство без значительной обработки. Эти отходы являются ценным сырьем и перерабатываются непосредственно на тех предприятиях, где образуются. Они могут быть использованы в производстве шлангов для полива, резиновых ковриков, кровельных материалов, рукавиц, поддонов для пола салонов легковых автомобилей и других неответственных изделий технического назначения.

Из них также изготавливают резиновые плиты для животноводческих ферм. Содержание различных видов невулканизованных резиновых отходов в смеси для получения таких плит достигает 95 %(по массе).

Невулканизованные и частично вулканизованные резиновые отходы используют для изготовления шифера и кровли (соответственно волнистых и плоских листов).

Более сложно обстоит дело с переработкой вулканизованных резин, поскольку в отличие от других материалов они обладают высокой эластичностью, т. е. способностью к обратимым и высоким деформациям, что затрудняет их измельчение, являющееся первой стадией переработки практически любых твердых отходов. Несмотря на это, вулканизованные резиновые отходы также являются ценным вторичным сырьем, но требуют перед утилизацией тщательной обработки и подготовки.

Известные способы переработки вулканизованных резино- содержащих отходов можно разделить на химические, физико- химические и физические ( 9.15).

Химические методы переработки приводят к необратимым химическим изменениям не только резины, но и веществ, ее составляющих (каучуков, мягчителей и т. д.). Эти методы осуществляются при высокой температуре, вследствие чего происходит деструктивное разрушение материала. К химическим методам относятся сжигание и пиролиз.

Несмотря на то, что химические методы переработки отходов резины позволяют получить ценные продукты и тепло, такая утилизация является недостаточно эффективной, поскольку она не позволяет сохранить исходные полимерные материалы.

Физико-химические методы переработки отходов, под которыми имеется в виду регенерация, осуществляемая различными способами, позволяют сохранить структуру сырья, использованного в процессе производства резины. При регенерации разрушается пространственная вулканизационная сетка за счет теплового, механического и химического воздействия на резину. Получаемый продукт — регенерат — обладает пластическими свойствами и используется при изготовлении резиновых смесей с целью замены каучука.

Физические методы переработки отходов представляют собой различные способы их измельчения с целью получения резиновой крошки (муки), наиболее полно сохраняющей свойства резины. Процесс измельчения резины достаточно сложен, поскольку, благодаря ее высоким эластическим свойствам, энергия, затрачиваемая на разрушение, расходуется в значительной степени на механические потери. Эффективность измельчения резины зависит от температуры и скорости приложения нагрузки. Если процесс измельчения происходит при температуре ниже температуры стеклования полимера, то его деформации невелики и разрушение носит хрупкий характер.

Наиболее крупными по габаритам, многотоннажными и сложными по составу отходами резины являются шины. Поэтому в дальнейшем способы переработки резиносодержащих отходов мы рассмотрим на примере изношенных шин.

Производство шиндлй авто-, мототехники, дорожных и строительных машин, колесных тракторов постоянно растет, а следовательно, непрерывно увеличиваются и отходы их потребления. При этом накопление изношенных шин происходит по всей территории нашей страны, включая отдаленные и плохо освоенные территории, где сбор и транспортировка шин к месту их утилизации являются дорогостоящими мероприятиями и практически неосуществимы. Несмотря на значительную рассредоточен ность регионов накопления, шины являются основным источником сырья для получения вторичных материальных ресурсов, образующихся при переработке резиносодержащих отходов.

В этой связи следует упомянуть об опыте Японии, добившейся утилизации 75 % всех изношенных автопокрышек, в том числе 30 % используется для производства регенерата, 38 % — для получения тепловой энергии, 1 % — для производства восстановленных шин, остальное количество — для укрепления берегов и в дорожном строительстве без предварительной обработки.

 

9.8. Изготовление и применение резиновой муки

 

Применение измельченной резины в виде крошки и тонкодисперсной резиновой муки в качестве эластичных наполнителей — наиболее перспективный метод утилизации резиновых отходов и изношенных шин, поскольку позволяет в максимальной степени сохранить и использовать эластические и прочностные свойства вулканизованной резины. Композиции, содержащие измельченные вулканизаты, представляют собой дисперсию типа "полимер в полимере" с четко выраженной границей раздела.

Наибольшее распространение получила технология измельчения шин в высокоэластическом состоянии при умеренных скоростях, несмотря на значительно более высокий расход энергии по сравнению с криогенной технологией.

По этой технологии переработка покрышек ведется в следующей последовательности: мойка, вырезка бортов, предварительное дробление, грубое дробление, мелкое дробление, сепарация и помол.

На стадии предварительного дробления используются бор- торезка, механические ножницы и шинорез, на последующих стадиях — дробильные и помолочные вальцы, сепаратор для извлечения металлических частиц и вибросито.

В настоящее время разработано много различных видов оборудования для измельчения резиновых покрышек, которые различаются по характеру и скорости нагружения, конструкции рабочих органов и т. п. Для этих целей применяют абразивные ленты it круги, гильотины, борторезки, дисковые ножи, прессы, вальцы, роторно-ножевые дробилки и другое оборудование.

Традиционно применяемое у нас в стране оборудование для дробления резиновых отходов — вальцы. За рубежом чаще применяют дисковые и роторные измельчители. Однако схема, основанная на применении вальцов, является более производительной и менее энергоемкой.

Наиболее простая технология измельчения отходов резины. Крупные отходы резины поступают на дробильные вальцы 1, затем на мельницу грубого помола 2. Мелкие отходы (различные резинотехнические изделия) сразу поступают на мельницу грубого помола 2. Измельченные в мельнице отходы транспортером подаются на магнитный сепаратор 3, а затем двумя потоками — на мельницы тонкого помола 4 и 5, где измельчаются до размера 0,3—5 мм. Необходимость разделения потока после мельницы грубого помола вызвана более длительным процессом измельчения резиновых частиц до мелкодисперсного состояния и возвратом отсева после прохождения измельченных отходов через вибросита 6 и 7. Размер ячеек вибросит составляет 1 мм, и все, что не проходит через них, возвращается на доизмельчение в мельницы тонкого помола.

Производительность такой линии 300—350 кг/ч резиновой муки с размером частиц до 1 мм. Более половины частиц имеют размер менее 0,5 мм.

Покрышки с металлокордом по описанной технологии измельчить нельзя. Для этого используется другое, более мощное оборудование, предусматривающее предварительное вырезание из покрышки бортовых колец и нарезку покрышек на куски.

В последнее время за рубежом получило широкое распространение криогенное измельчение резиносодержащих отходов, и прежде всего изношенных шин, основанное на новейших представлениях о прочности полимерных материалов. В частности, используется тот факт, что разрушение полимеров в стеклообразном или в высокоэластическом состоянии (но с высокой скоростью) происходит с минимальными затратами энергии.

Криогенное измельчение имеет следующие преимущества по сравнению с измельчением при комнатной температуре, т. е. когда резина находится в эластичном состоянии: меньшие энергозатраты; исключение пожаро- и взрывоопасное™; возможность получения мелкодисперсного порошка резины с размером частиц до 0,15 мм; исключение загрязнения окружающей среды.

Эффективность криогенного измельчения покрышек является следствием:

•          ослабления связи между металлокордом и резиной при низкой температуре, что приводит к частичному отделению резины от металла;

•          резкого снижения эластичности резины и ее хрупкого разрушения уже при незначительных деформациях.

При криогенном измельчении покрышки охлаждаются в течение 25 мин в устройствах барабанного типа, расход жидкого азота составляет 0,25—1,2 кг на 1 кг измельчаемого материала. Охлажденная покрышка измельчается в различного типа ( 9.17) дробилках. Наиболее эффективно применение оборудования, изображенного на  9.17,5. Первичное криогенное дробление осуществляется с помощью молота, а затем, после отделения корда, производится доизмельчение резиновой крошки до необходимой дисперсности на валковой дробилке. Полученная в результате дробления крошка имеет размеры от 0,15 до 20 мм.

Стоимость жидкого азота составляет 2/3 от всех затрат на эксплуатацию установки.

Технологическая схема криогенного измельчения покрышек. При подготовке покрышек к криогенному измельчению их моют, сортируют и отправляют на Гюрторезку 1 для удаления бортовых колец. Далее покрышка поступает в охлаждающую камеру 2, куда подается 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, происходящих вследствие превращения кинетической энергии молота в тепловую. Молот имеет спрофилированные пуансон и матрицу, на которых происходит разбивание стеклообразной покрышки. Энергия удара составляет 38 кДж, ход пуансона 700 мм, масса пуансона 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 и размольных вальцах.

Металлокорд поступает 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 размеры от 1,25 до 20 мм и 24 % — от 0,14 до 1,25 мм. Это позволяет существенно сократить затраты па доизмельчение резиновой крошки обычными методами.

Удельные затраты энергии на разрушение покрышки и охрупченном виде в 1,8 раза меньше, чем в эластичном.

Для резки и измельчения амортизованных шин с метал локордом целесообразно применение двухроторных машин с дисковыми ножами, имеющих большую мощность. Однако сегодня, несмотря на многочисленные работы, надежного про мышленного оборудования для измельчения шин с металлокордом не создано. Рабочие органы машин при измельчении таких покрышек интенсивно изнашиваются.

Интересный способ отделения резины от металлокорда после измельчения покрышек предложили японские инженеры. Они предлагают продукты измельчения подвергнуть высокочастотному нагреву, в результате которого происходит нагрев металла и обугливание пограничного с ним слоя резины. Вследствие этого происходит ее отслоение от металлических частиц.

Измельченная резина в виде муки и крошки широко применяется в различных областях, и прежде всего в качестве полноценной добавки к свежим резиновым смесям.

Установлено, что дисперсность резиновой муки оказывает большое влияние на свойства резиновых изделий, а также на позможное количество ее применения в составе смеси. С увеличением дисперсности возможно увеличение содержания муки до 300—400 массовых частей на 100 массовых частей каучука. При пом прочностные свойства резины не только не снижаются, но возрастают по сравнению с резиной, содержащей в таком же количестве активные минеральные наполнители. Это становится возможным при использовании резиновой муки с размером частиц, составляющих несколько микрон, что достигается при новейших способах измельчения, например, с помощью абра- швно-дискового измельчителя, в котором резиновая крошка измельчается в зазоре между двумя вращающимися в разные стороны абразивными кругами.

При использовании резиновой муки в составе резин необходимо учитывать, что ее свойства в процессе хранения ухудшаются, так как происходит старение резиновой муки вследствие се интенсивного окисления по всей образованной в процессе измельчения высокоразвитой поверхности.

Целесообразно использование резиновой крошки в составе асфальтобетонных дорожных покрытий. Благодаря повышенным фрикционным свойствам и лучшему сопротивлению износу такие покрытия могут быть эффективными на горных дорогах, на площадях и улицах с интенсивными транспортными потоками, па взлетно-посадочных полосах аэродромов, на мостах и в тоннелях.

Высокие эластические свойства, обеспечиваемые дорожному покрытию резиновой фракцией, делают этот материал весьма полезным для создания дорог в регионах с большими температурными перепадами, при строительстве трамвайных путей (виброзащитные свойства), беговых дорожек стадионов.

При изготовлении асфальтобетонных покрытий используется резиновая крошка размером до 25 мм без удаления частиц металлокорда и волокна. Композиция изготавливается в обычных бетономешалках (бетонные смеси) или обогреваемых смесителях (асфальтовые смеси). Для укладки покрытия используются обычные дорожно-строительные машины.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Переработка промышленных отходов

 

Смотрите также:

 

Материалы из резиновых и каучуковых отходов. Регенерация

Материалы из резиновых и каучуковых отходов. К числу многотоннажных отходов относятся отработанные резиновые изделия, такие как конвейерные ленты, шланги и
Основным способом переработки амортизированных шин и других отходов резины является регенерация.

 

криогенная технология безалкогольных напитков. криогенная фарфоровая...

Технология продуктов при криогенном измельчении сырья.
Измельчение сублимированных фруктов н ягод по существующим технологиям также не позволяет получить высококачественные продукты.

 

Резиновый линолеум релин

Первый — на основе резиновой смеси (например, на основе бутади-енстирольного каучука СКМС-ЗОАРКМ-15), в которую наряду с обычными ингредиентами дополнительно вводят измельченные отходы резины.

 

...машины, молотковые дробилки Измельчение бревен и отходов реек...

ОБОРУДОВАНИЕ ПО ИЗМЕЛЬЧЕНИЮ ОТХОДОВ - рубильные и... В барабанных машинах отходы измельчаются в щепу вращающимся барабаном в виде цилиндра или двух усеченных конусов. …

 

...материалы и изделия из измельченных кусковых отходов...

Различные кусковые отходы от деревообработки, лесопиления поступают на приемную площадку, где их складируют, а затем транспортером
Технология производства арболита на основе одубины более проста, так как это сырье не требует дополнительного измельчения.

 

ОБОРУДОВАНИЕ ПО ИЗМЕЛЬЧЕНИЮ ОТХОДОВ - рубильные...

ОБОРУДОВАНИЕ ПО ИЗМЕЛЬЧЕНИЮ ОТХОДОВ - рубильные и дробильные машины, стружечные станки.
В барабанных машинах отходы измельчаются в щепу вращающимся барабаном в виде цилиндра или двух усеченных конусов.

 

ПОЛОТНО БРИЗОЛА. Рулонные кровельные материалы. Бризол

3.измельченной резины (от использованных автомобильных шин), 4.пластификатора. В его состав входят: 1.пластификатор – 2–3%
Материалы из резиновых и каучуковых отходов. Регенерация.