Маслоочистительное оборудование. Разработка и серийное производство промышленного оборудования в России и странах СНГ
Показано с 1 по 1 из 1

Тема: УТИЛИЗАЦИЯ ИЗНОШЕННЫХ АВТОПОКРЫШЕК И РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

  1. #1
    Постоянный публицист Аватар для Irina
    Регистрация
    10.07.2012
    Сообщений
    198

    УТИЛИЗАЦИЯ ИЗНОШЕННЫХ АВТОПОКРЫШЕК И РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шины.jpg 
Просмотров:	4601 
Размер:	19.5 Кб 
ID:	287Изделия из резины изготавливают путем вулканизации резиновых смесей на основе каучуков. Состав резиновых смесей различен и зависит от ассортимента изделий. В автомобилестроении используются следующие изделия из резины: автопокрышки, приводные ремни, шланги, сальники, манжеты, коврики и др. Многие резиновые изделия имеют сложную конструкцию и наряду с резиной содержат металл, текстиль и другие материалы. Наиболее крупными по габаритам, многотоннажными и сложными по составу изделиями из резины являются автопокрышки. В их состав входят резина, металлическая проволока, полимерные нити. С ростом численности автотранспорта постоянно увеличивается и количество изношенных автопокрышек. Ежегодно в России образуется более 1,1 млн тонн изношенных автопокрышек, из них утилизируется только 10 %. До 50 % автопокрышек, снимаемых с автомобилей при утилизации, могут быть восстановлены. При восстановлении автопокрышек заменяют изношенный протектор на новый путем наварки сырой резиновой смеси. Такую технологию можно использовать только для шин с каркасом, имеющим необходимую прочность и жесткость. При наварке остаток изношенного протектора удаляют механическим способом и на каркас накладывают сырую резиновую смесь. Далее покрышка помещается в обогреваемую пресс-форму для формирования рисунка протектора и вулканизации резиновой смеси. Восстановленные автопокрышки по всем характеристикам отвечают техническим требованиям к новым изделиям. Не подлежащие восстановлению автопокрышки и резинотехнические изделия, снятые с утилизируемого автомобиля, являются источником ценных вторичных материалов. Особенности химического строения эластомеров, имеющих прочную трехмерную структуру с поперечными связями, а также сложность надмолекулярных образований придают им уникальные свойства, делают резины незаменимыми материалами для современного машиностроения и других отраслей экономики.

    В то же время именно эти свойства, в ряде случаев усугубляющиеся сложной конструкцией изделия (например, автопокрышки), являются основой значительных трудностей, связанных с их утилизацией после завершения эксплуатации. Способы переработки изношенных автопокрышек и резинотехнических изделий можно разделить на физические, физико-химические и химические.

    Рис.1. Классификация способов утилизации отходов резин.

    Физические способы переработки отходов резин представляют собой различные технологии их измельчения с целью получения резиновой крошки (муки). Образующийся продукт сохраняет все свойства резины. Процесс измельчения достаточно сложен, поскольку благодаря высоким эластическим свойствам резины, энергия, затрачиваемая на ее 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 хрупкости полимера, то его деформации невелики и разрушение носит хрупкий характер и не требует больших затрат энергии. Физико-химические способы переработки отходов, под которыми имеется в виду регенерация, осуществляемая различными технологиями, позволяют сохранить структуру сырья, использованного в процессе производства резины. При регенерации разрушается пространственная вулканизационная сетка резины за счет теплового, механического и химического воздействия на нее. Получаемый продукт - регенерат - обладает пластическими свойствами и используется при изготовлении резиновых смесей с целью частичной замены каучука. Химические способы переработки приводят к необратимым химическим изменениям не только резины, но и веществ, ее составляющих (каучуков, мягчителей и т.д.). Они осуществляются при высокой температуре, вследствие чего происходит деструкция полимерного материала. К химическим способам относятся сжигание и пиролиз. Несмотря на то, что химические способы переработки отходов резины позволяют получить ценные продукты и тепловую энергию, такая утилизация является недостаточно эффективной, поскольку она не позволяет сохранить исходные полимерные материалы.

    Изготовление и применение резиновой крошки
    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 - видовая сепарация - помол. В настоящее время разработаны различные виды оборудования для измельчения резиновых покрышек, которые различаются по характеру и скорости нагружения, конструкции рабочих органов и т.п. Для этих целей применяют абразивные ленты и круги, гильотины, борторезки, дисковые ножи, прессы, вальцы, роторные 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. В последнее время за рубежом получило распространение криогенное измельчение изношенных шин. По сравнению с измельчением при комнатной температуре оно имеет следующие преимущества: - уменьшает энергозатраты; - исключает пожаро- и взрывоопасность; - позволяет получать мелкодисперсный порошок резины с размером частиц до 0,15 мм; - уменьшает загрязнение 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, в результате которого хрупкое разрушение происходит при незначительных деформациях. При криогенном измельчении покрышки охлаждаются в течение 25 минут в устройствах барабанного типа, расход жидкого азота составляет 0,25... 1,2 кг на 1 кг измельчаемого материала. Охлажденная покрышка измельчается в различного типа дробилках (рис.2). Полученная в результате дробления крошка имеет размеры от 0,15 до 20 мм. Стоимость жидкого азота составляет 2/3 от всех затрат на криогенное дробление. Технологическая схема криогенного измельчения покрышек представлена на рис.3. При подготовке покрышек к криоизмельчению они моются, сортируются и поступают на борторезку 1 для удаления бортовых колец. Далее покрышка поступает в охлаждающую камеру барабанного типа 2, куда подается жидкий азот. Покрышки охлаждаются в камере до -120 °С (температура стеклования практически любых резин выше -70 °С). Имеющийся запас охлаждения покрышки необходим для компенсации теплопритоков к ней во время перемещения из охлаждающей камеры 2 к молоту 3, а также для компенсации тепловыделений при ударе, происходящих вследствие превращения кинетической энергии молота в тепловую. Молот имеет спрофилированные пуансон и матрицу, на которой происходит разбивание хрупкой покрышки. Измельченная покрышка транспортером подается на шкивной железоотделитель 4, с помощью которого происходит отделение резины и текстиля от металла. Резиновая крошка поступает в бункер.

    Рис.2. Механизмы для криодробления покрышек с металлокордом:
    А - ударно-отражательная дробилка: 1 - покрышка; 2 - валок;
    3, 4 - отражательные плиты
    Б - валковая дробилка: 1 - покрышка;
    2,3- валки
    В - ударно-валковая дробилка: 1 - покрышка;

    2,3- теплоизолированные матрица и пуансон; 4 - валковая дробилка
    Г - молотковая дробилка: 1 - покрышка; 2 - транспортер;

    3 - ротор; 4 - молоток



    Металлокорд поступает в обжиговую печь 5 для выжигания остатков резины на проволоке и далее в пакетировочный пресс 6. Куски резины, содержащие текстильный корд, дополнительно измельчаются в роторном измельчителе 7. Измельченный продукт разделяется на резиновую крошку и волокно, которое затем подается на пакетировочный пресс8.

    В результате разрушения резина, содержащаяся в покрышке, превращается в крошку, 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 на доизмельчение резиновой крошки, если оно необходимо по условиям ее дальнейшего использования.

    Рис.3. Схема криогенного дробления изношенных покрышек:
    1 - универсальная борторезка; 2 - охлаждающая камера; 3 - молот;

    4 - железоотделитель шкивной; 5 - обжиговая печь;
    6 - пресс пакетирования металла; 7 - роторный измельчитель;
    8 - пресс пакетирования текстиля

    Удельные затраты энергии на разрушение покрышки в ох-рупченном виде в 1,8 раза меньше, чем в эластичном. Для резки и измельчения амортизованных шин с металлокордом целесообразно применение шредеров - двухроторных машин с дисковыми ножами, имеющих большую мощность. Измельченная резина в виде крошки широко применяется в различных областях, и прежде всего, в качестве полноценной добавки к свежим резиновым смесям. Тонкодисперсная резиновая крошка в максимальной степени сохраняет эластические и прочностные свойства исходного материала. Композиции, содержащие измельченную резину, представляют собой дисперсию типа «полимер в полимере» с четко выраженной границей раздела.

    Дисперсность резиновой крошки оказывает большое влияние на свойства резиновых изделий, а также на возможное содержание ее в составе смеси. С уменьшением размеров крошки возможно увеличение ее содержания в резиновых изделиях. При этом прочностные свойства материала не только не снижаются, но возрастают по сравнению с резиной, содержащей в таком же количестве активные минеральные наполнители. Это становится возможным при использовании резиновой крошки с размером частиц в несколько микрон, что достигается при новейших способах измельчения, например, с помощью абразивно-дискового измельчителя, в котором резиновая крошка измельчается в зазоре между двумя вращающимися в разные стороны абразивными кругами. При использовании резиновой крошки в составе резин необходимо учитывать, что ее свойства в процессе хранения ухудшаются, т.к. происходит ее старение вследствие интенсивного окисления по 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, на взлетно-посадочных полосах аэродромов, на мостах и в тоннелях. Высокие эластические и фрикционные свойства, обеспечиваемые дорожному покрытию резиновой фракцией, делают этот материал 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 бетономешалках (бетонные смеси) или обогреваемых смесителях (асфальтовые смеси). Для укладки покрытия используются обычные дорожностроительные машины.

    Производство регенерата
    Другим направлением утилизации резиносодержащих отходов, в частности изношенных шин, является получение регенерата - пластичного материала, способного вулканизоваться при добавлении в него вулканизующих агентов и частично заменить каучук в составе резиновых смесей. Существуют различные способы получения регенерата, отличающиеся характером и интенсивностью воздействия на резину, а также природой и количеством веществ, участвующих в химических процессах. При регенерации резины происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых она превращается в пластичный продукт - регенерат. При получении регенерата применяют мягчители, активаторы, модификаторы, эмульгаторы и другие вещества. В качестве мягчителей используются продукты переработки нефти, угля, сланцев и лесохимического производства. Содержание мягчителей зависит от способа получения регенерата. Активаторы позволяют сократить продолжительность и снизить температуру процесса, улучшить свойства конечного продукта. В качестве активаторов наибольшее применение нашли серосодержащие органические соединения. Модификаторы позволяют придать регенерату и резине на его основе некоторые специальные свойства - прочность, масло-, бензостойкость, блеск и др. Для модификации регенерата используются как мономеры (малеиновый ангидрид, малеиновая и олеиновая кислоты и др.), так и полимеры (полистирол, полиметилметакрилат, поливинилхлорид и др.). Эмульгаторы используются в технологических целях - для стабилизации дисперсий измельченных резиновых отходов. Начальная стадия получения регенерата любым из существующих способов - измельчение резиновых отходов. Размер частиц, которые необходимо получить при измельчении, определяется способом последующей регенерации, а также свойствами резины, подвергаемой регенерации, и требованиями к регенерату. Чем меньше размеры частиц резины, тем более быстро и равномерно они набухают в мягчителях, в результате чего повышается производительность оборудования и улучшается качество регенерата. Однако уменьшение размеров резиновой крошки связано с увеличением затрат на ее получение, поэтому размеры частиц всегда больше 0,5 мм. Наиболее перспективен термомеханический способ получения регенерата вследствие непрерывности процесса, полной его механизации и автоматизации, а также непродолжительности цикла. При этом способе не образуются сточные воды, что также весьма существенно снижает стоимость продукта. При получении регенерата термомеханическим способом (рис.4) используется крошка размером не более 0,8 мм при содержании текстильных волокон не более 5 % по массе. По этой технологии автопокрышка с помощью конвейера 1 подается в моечную машину 2 и далее в борторезку 3. Затем с помощью конвейеров 4 и 6 куски покрышки последовательно попадают в дробилки 5 и 7. Измельченный продукт просеивается в грохоте 8. Полученная крошка заданного размера вместе с металлокордом проходит через магнитный сепаратор 9, где отделяется от металлокорда. Металл брикетируется и передается на переплавку в металлургическое производство. Резиновая крошка после магнитного сепаратора накапливается в бункере 11. Подготовленный к регенерации материал вместе с другими компонентами подается в червячный смеситель 12, охлаждаемый водой. Под влиянием механических воздействий и температуры в смесителе в тонком зазоре между шнеком и корпусом происходят набухание и частичная девулканизация резины за счет тепла, выделяющегося при деформации резины, и воздействия кислорода, мягчителя и других добавок. Средняя длительность пребывания резины в смесителе не превышает 7 мин, осевое усилие, развиваемое шнеком, составляет 1000 кН. Температура продукта, выходящего из головки смесителя, не должна превышать 190 °С, для чего его корпус охлаждается водой. При дальнейшем прохождении через червячный девулканизатор 14 происходит окончательное разрушение резины, продукт охлаждается до 70...80 °С и в таком виде поступает на рафинирующие вальцы 16 и закаточную машину 17, где ему придается товарный вид (пленка, свернутая в рулон наподобие рулона толя или рубероида). При этом на вальцах происходит гомогенизация регенерата и очищение от посторонних включений и недостаточно деструктированных частиц резины.

    Рис.4. Схема производства регенерата термомеханическим способом:
    1 - подвесной конвейер; 2 - моечная машина; 3 - борторезка; 4 - загрузочный конвейер; 5 - ножевая дробилка;
    6 - межоперационный конвейер; 7 - двухвалковая дробилка; 8 - инерционный грохот; 9 - магнитный железоотделотель; 10 - емкость с мягчителем; 11 - бункер; 12 - червячный смеситель; 13 - бункер-дозатор; 14 - червячный девулканизатор; 15 - шнековый конвейер; 16- вальцы рафинирующие; 17 - закаточная машина



    В резинотехнической промышленности регенерат применяют в составе резиновых смесей для частичной замены каучуков при изготовлении рукавных изделий, прокладок, ремней, обуви и другой продукции. На основе регенерата получают резиновые клеи с высоким сопротивлением старению и адгезией к различным материалам.

    Химические способы утилизации резиновых отходов
    При химических способах, к которым относятся пиролиз и сжигание, происходит разрушение не только резины, но и сырья, использованного при ее производстве, т.е. каучуков и других ингредиентов. В результате пиролиза получаются вещества, близкие по составу к продуктам крекинга нефти и являющиеся ценным химическим и энергетическим сырьем. В зависимости от конструкции технологического оборудования пиролизу могут подвергаться как измельченные резиновые отходы, так и целые автопокрышки. Пиролиз происходит в отсутствие или при ограниченном доступе кислорода при температуре 500.. .1000 °С. От температуры зависит состав продуктов, образующихся при пиролизе. В процессе пиролиза выделяется значительное количество теплоты, так что ее подвод извне к реактору необходим только на начальной стадии процесса. Схема пиролитической установки приведена на рис.5. Изношенные покрышки 1 после мойки поступают в гильотину 2, где разрезаются на куски размером 100...400 мм и в таком виде подаются в бункер, а оттуда - в загрузочное устройство 3, которым снабжен реактор 4. Загрузочное устройство представляет собой шлюзовую камеру с двумя затворами, предотвращающими попадание в реактор избыточного количества воздуха. Загрузка кусков покрышек в реактор производится циклично. Реактор снабжен топкой 5, в которой для начала процесса сжигается природный газ, а затем, после стабилизации процесса пиролиза, в нее подается образующийся пиролизный газ. В нижней части реактора имеется разгрузочное устройство для выгрузки металлокорда и образующегося кокса.

    Рис.5. Схема установки утилизации автопокрышек способом пиролиза:
    1 - автопокрышка; 2 - гильотина; 3 - загрузочное устройство;
    4 - реактор; 5 - топка; 6 - циклон; 7 - холодильник; 8 - дистилляционная колонна;
    9-конденсатосборник; 10-теплообменник; 11 - компрессор; 12-дробилка кокса;
    13 - магнитный сепаратор


    Дисперсные продукты пиролиза (сажа) выносятся из реактора потоком образующегося пиролизного газа в циклон
    6, где газ отделяется от твердых частиц сажи. Из циклона газообразная фракция попадает в холодильник 7, в котором охлаждается проточной водой. Образующаяся газоконденсатная смесь стекает в дистилляционную колонну 8, где разделяется на фракции с различной температурой кипения, которые собираются в конденсатосборники 9. Нижняя часть дистилляционной колонны обогревается горячей водой, поступающей из холодильника в теплообменник 10. Часть пиролизного газа, выходящего из дистилляционной колонны, с помощью компрессора 11 поступает на сжигание в реактор. Избыточный пиролизный газ подается внешним потребителям. Твердая фаза в виде смеси кокса и металлокорда после выгрузки из реактора подается в валковую дробилку 12 и разделяется магнитным сепаратором 13. Металлокорд брикетируется и поставляется внешнему потребителю для дальнейшего переплава. Измельченный и прошедший грохочение дисперсный кокс гранулируется с целью получения активного угля. Характеристики процесса пиролиза шин при различных температурах приведены в табл.6.

    Таблица 6
    Выход и теплота при сгорании продуктов пиролиза - шин
    Продукты, теплота сгорания
    Температура пиролиза, °С
    500 700 800
    Твердые, % мае. 60,5 52,0 44,0
    Жидкие, % мае. 30,3 27,9 17.7
    Г азообразные, % мае. 6.8 18,2 26,2
    Потери, % мае. 2,4 1.9 2,1
    Расход энергии, МДж/кг 4,2 5,7 4,6
    Теплота сгорания, МДж/кг - газообразных продуктов - жидких продуктов - твердых продуктов 34,018
    44,125
    35,350
    44,095
    42,080
    33,390
    37,768
    25,620
    31,080

    Газообразные продукты пиролиза содержат 48...52 % водорода, 25...27% метана и имеют высокую теплоту сгорания (34...44МДж/кг). Они используются как источник энергии. Твердые продукты пиролиза (так называемый шинный кокс) используют при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, фенола, нефтепродуктов. Технический углерод (сажа), получаемый при пиролизе, используется в качестве активного наполнителя в производстве резиновых смесей и пластмасс, в лакокрасочной промышленности. Жидкая фракция продуктов пиролиза резиновых отходов также является высококачественным топливом, но может использоваться и в составе резиновой смеси, выполняя роль пластификатора. Существующие промышленные установки для утилизации шин способом пиролиза имеют высокую производительность (30.. .50 тыс. т отходов в год). Японские специалисты, выполнившие сравнительный экономический анализ различных направлений утилизации изношенных шин, пришли к выводу, что пиролиз наиболее эффективен. При сжигании автопокрышек происходит полное разрушение исходных продуктов с выделением значительного количества тепловой энергии, т.к. резиновые отходы являются высококалорийным продуктом. По энергетическому потенциалу автопокрышка сравнима с высококачественным углем: ее теплотворная способность составляет 30 МДж/кг.

    В Японии с целью получения тепловой энергии сжигают 200 тыс. тонн шин ежегодно. В Великобритании для сжигания покрышек используется вертикальная циклонная печь с внутренним диаметром 1,8 м, отличающаяся непрерывной подачей шин в неподвижную топку, высокой температурой сжигания 1900...2100 °С, а также грануляцией жидкого ишака. Производительность такой печи не менее 1 т/ч, время пребывания шины в печи - 2.. .5 мин, номинальная паро- производительность котла-утилизатора - 13,6 тыс. т/год. Автопокрышки используются в качестве альтернативного топлива в цементных печах. Разработаны автоматизированные системы загрузки в печь изношенных покрышек без измельчения. Процесс осуществляется с помощью роликового конвейера с применением весового дозатора, определяющего массу каждой покрышки, что необходимо для правильного дозирования воздуха и основного топлива, которое осуществляется автоматически с помощью ЭВМ. Использование автопокрышек в количестве до 25 % от массы основного топлива позволяет организовать процесс горения практически без выделения угарного газа и обеспечить полное сгорание шин. Содержащийся в покрышках металлокорд оплавляется, окисляется и переходит в виде оксидов в вырабатываемый клинкер (полуфабрикат цемента), что улучшает свойства конечного продукта. Таким образом, существующие способы восстановления и вулканизации изношенных автопокрышек и резинотехнических изделий предоставляют переработчикам широкий спектр возможностей как для получения высококачественных восстановленных изделий, так и для производства ценных вторичных материальных и энергетических ресурсов, пользующихся спросом на рынке.

    gazeta-rodnik.ru
    Последний раз редактировалось Irina; 19.02.2013 в 11:52.

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •  

Яндекс.Метрика
eXTReMe Tracker