Озоно-динамический метод переработки изношенных покрышек
Голота В. И., Дмитренко Л. И., Замуриев А. А., Пащенко И. А., Поляков А. В., Таран Г. В., Шулика А. Ю., Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина
В мире ежегодно образуется более 2 млрд отработавших свой ресурс шин. В 1992 г. на свалках было захоронено приблизительно 62 % использованных покрышек, в 2002 г. — 35 %. В развитых странах поставлена задача утилизировать все шины. В частности, по данным ETRA (Европейской ассоциации переработчиков шин), в Европейском Союзе с 2003 г. запрещено захоронение целых покрышек, а с 2006 г. — разрезанных на куски (Landfill Directive 199/31/EC).
Применяемая в настоящее время технология механической переработки предназначена, главным образом, для покрышек без металлического корда. Она достаточно энергоемкая и экологически небезопасная, получаемое вторичное сырье (резиновая крошка) имеет низкое качество. Используя существующие технологии, сложно создать рентабельное производство, поэтому в мире утилизируют только около 40 % шин, а в Украине — 11 %.
Эффект растрескивания резины в газовой среде, содержащей озон, известен достаточно давно. Он используется для контроля резины на озоностойкость. Этот эффект обусловлен разрушением двойных углерод-углеродных связей в озонсодержащей среде. В 1992 г. в Троицкой технологической лаборатории (Россия) была предложена технология переработки покрышек, основанная на эффекте растрескивания резины в присутствии озона и получившая название ОК Технология (Ozone Knife — озоновый нож). Были проведены экспериментальные исследования разрушения покрышек в атмосфере озона и сформулированы основные принципы их переработки путем деформации в озонсодержащей среде.
В данном докладе представлены результаты исследований, проведенных на экспериментальном стенде, разработанном и изготовленном в ННЦ ХФТИ. Исследования направлены на оптимизацию процесса дезинтеграции покрышки в озонсодержащей среде и разработку технологии, обеспечивающей максимальную степень утилизации. В результате проведенных исследований предложен метод озоно-динамического воздействия, позволяющий при незначительных энергозатратах получить выход резиновой крошки не менее 90 % от каждой покрышки. В качестве динамического воздействия предложено прикладывать растягивающее напряжение к боковой поверхности обрабатываемой покрышки без напряжения протекторной части. Покрышка помещается в герметичную камеру с высокой концентрацией озона (более 20 г/м3) и растягивается в осевом направлении. Через 1,5–2 ч протекторная часть и бортовые кольца отделяются от внутреннего текстильного корда, и процесс завершается (рис. 1). При этом резина растрескивается, и большая ее часть осыпается. Вредные выбросы в окружающую среду отсутствуют.
Рис. 1. Процесс разрушения покрышки
Вторая стадия переработки предусматривает деформацию в атмосфере озона оставшейся части протектора с обрезиненным металлическим и текстильным кордом. Процесс протекает в камере дезинтеграции с поперечными плоскими ножами (рис. 2).
Рис. 2. Вторая стадия деструкции покрышки
Поскольку структура покрышки нарушена, резиновые куски (фрагменты) отделяются легко и быстро. Энергозатраты на вторую стадию не превышают 15 % от общих энергозатрат.
После окончания процесса вторичной дезинтеграции из камеры извлекают металлический корд, внешний текстильный бандаж и остатки радиального текстильного корда, которые поступают на разделочный стол (рис. 3).
Рис. 3. Составные части покрышки после второго этапа дезинтеграции
В таблице приведены результаты экспериментальных исследований на стенде, позволяющем перерабатывать покрышки с диаметром бортового кольца до R16 включительно.
Результаты экспериментальных исследований дезинтеграции покрышек различных типов от легковых автомобилей
Вес |
Тип покрышки |
||||
Диагональная |
Радиальная |
Радиальная с нейлоновым бандажом |
|||
покрышки начальный | г |
6 600 |
5 000 |
7 950 |
9 400 |
% |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
покрышки общий после 1-й стадии дезинтеграции | г |
3 400 |
2 250 |
3 450 |
4 200 |
% |
51,5 |
45 |
43 |
45 |
|
бортовых колец | г |
200 |
200 |
400 |
200 |
% |
3 |
4 |
5 |
2 |
|
резины, текстиля и металлокорда после 1-й стадии дезинтеграции | г |
– |
2 050 |
3 050 |
4 000 |
% |
– |
41 |
38 |
43 |
|
продуктов общий после 2-й стадии дезинтеграции | г |
2 450 |
1 500 |
2 050 |
3 000 |
% |
37,7 |
30 |
26 |
32 |
|
металлокорда после 2-й стадии дезинтеграции | г |
– |
430 |
700 |
1 200 |
% |
– |
8,6 |
9 |
13 |
|
обрезиненного текстиля конечный | г |
2 450 |
1 070 |
1 400 |
1 700 |
% |
37,7 |
21,4 |
17 |
18 |
|
металлокорда конечный | г |
200 |
630 |
1 100 |
1 400 |
% |
3 |
12,6 |
22 |
15 |
|
резины конечный | г |
3 950 |
3 300 |
5 450 |
6 300 |
% |
60 |
66 |
61 |
67 |
Из приведенных в таблице экспериментальных данных следует, что озоно-динамический метод позволяет получить резиновую крошку в количестве 60–70 % от начального веса покрышки, что составляет 90–95 % от общего веса резины в покрышке. Энергозатраты не превышают 200 кВт
·ч на 1 т исходного сырья.Далее резиновая крошка поступает в магнитный сепаратор для отделения металлических включений, а затем на рассеиватель, в котором разделяется на 3 фракции: до 0,1 мм, до 3 мм, свыше 3 мм (рис. 4).
Рис. 4. Резиновая крошка после рассеивания
Фракцию размером до 0,1 мм подают в магнитный сепаратор стержневого типа, где извлекаются мелкие металлические включения. Остальные фракции поступают в циклонный сепаратор для удаления остатков текстильных нитей. Крупный продукт (свыше 5 мм) измельчается повторно.
Полученную резиновую крошку затаривают в мешки. Продукт имеет развитую поверхность, металлические и текстильные включения в нем отсутствуют. Фракция менее 1 мм составляет приблизительно 15 %. Металлический корд прессуют в брикеты и упаковывают. Таким же образом обрабатывают и текстильную нить.
Эффективное маркетинговое сопровождение позволит организовать высокорентабельное производство и перерабатывать большие объемы покрышек экологически чистым способом, обеспечить быструю и устойчивую реализацию качественного вторичного сырья на отечественном и зарубежном рынках.
Ozone-Dynamic Method of Scrap Tires Recycling
Golota V. I., Dmitrenko L. I., Zamuriev A. A., Paschenko I. A., Polyakov A. V., Taran G. V., Shulika A. Yu., National Scientific Centre «Kharkiv Institute of Physics & Technology», Kharkiv, Ukraine
The results of experimental research on the optimization of the procedure for disintegration of tires in the ozone medium and on the development of technology process enabling to produce rubber crumb in the amount up to 95 % of the initial weight of rubber in the tire are represented in this paper.
Голота
Владимир Иванович, канд. физ.-мат.
наук, нач. отдела, Национальный
научный центр «Харьковский
физико-технический институт», ул.
Академическая, 1, Харьков, 61108,
Украина. Tел./факс (057) 335-39-26. E-mail
Дмитренко Леонид Иванович, инженер-конструктор,
Национальный научный центр
«Харьковский физико-технический
институт», ул. Академическая, 1,
Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 335-61-87,
факс (057) 335-39-26
Замуриев Александр Алексеевич, инженер-исследователь,
Национальный научный центр
«Харьковский физико-технический
институт», ул. Академическая, 1,
Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 335-61-87,
факс (057) 335-39-26
Пащенко Игорь Анатольевич, мл.
науч. сотр., Национальный научный
центр «Харьковский
физико-технический институт», ул.
Академическая, 1, Харьков, 61108,
Украина. Tел. (057) 335-67-77, факс (057) 335-39-26.
E-mail
Поляков Александр Владимирович, мл.
науч. сотр., Национальный научный
центр «Харьковский
физико-технический институт», ул.
Академическая, 1, Харьков, 61108,
Украина. Tел. (057) 335-67-77, факс (057) 335-39-26
Таран Григорий Витальевич, канд.
техн. наук, ст. науч. сотр.,
Национальный научный центр
«Харьковский физико-технический
институт», ул. Академическая, 1,
Харьков, 61108, Украина. Tел. (057) 335-61-87,
факс (057) 335-39-26. E-mail
Шулика Алексей Юрьевич, инженер-исследователь,
Национальный научный центр
«Харьковский физико-технический
институт», ул. Академическая, 1,
Харьков, 61108, Украина. Тел. (057) 335-67-77,
факс (057) 335-39-26. E-mail
© Последние изменения внесены 29.09.09
© EcoInform