Химические методы переработки

 

Химические методы переработки приводят к необратимым химическим изменениям не только резины, но и веществ, ее составляющих. Эти методы осуществляются при высокой температуре, вследствие чего происходит деструктивное разрушение материала. Несмотря на то, что химические методы переработки отходов резины позволяют получить ценные продукты и тепло, такая утилизация является недостаточно эффективной, поскольку не позволяет сохранить исходные полимерные материалы.

 

2.1 Сжигание

С точки зрения экологии использование изношенных шин для получения энергии оценивается неоднозначно. При сгорании резины покрышек образуются чрезвычайно токсичные углеводородные соединения, гидроксильные окислы серы, углерода, и азота, которые являются инициаторами кислотных дождей, а также сажа, которая, хотя и не является токсичным элементом, но из-за высокой сорбционной способности, поглощает вредные соединения, и становится весьма токсичной. Очистные сооружения для улавливания требуют больших финансовых затрат, которые составляют 20 - 35 долларов на тонну шин.

Метод сжигания шин неперспективен также с энергетической точки зрения, т.к. удается получить только около 10% энергии, затраченной на их изготовление, кроме того сжигание шин в печах осложняется тем, что в состав шин входят металлические элементы – бортовые кольца, металлокорд, шипы противоскольжения.

Сжигание, как метод переработки, применяется в промышленных масштабах в основном на предприятиях выпускающих данную продукцию, где шины и элементы шин негодные для эксплуатации используются с целью утилизации отходов и получения тепловой энергии. Данный способ менее эффективный, поскольку вторичный продукт получается с низким КПД.

Существуют два способа сжигания с целью утилизации энергии: прямой и косвенный.

 

Прямой метод сжигание шин

В этом случае шины, грубоизмельченные или целиком, сжигают в избытке кислорода. Иногда грубоизмельченные шины добавляют к другому сжигаемому материалу для повышения его теплотворной способности (теплотворная способность резины составляет 32 ГДж/т, что соответствует углю высокого качества).

Так в США Фирма " Waste Management Inc" сооружает установки по дроблению шин и поставляет резиновую крошку в качестве топлива на целлюлозно-бумажные комбинаты и цементные заводы. Также резиновая крошка как топливный материал используется в виде 10% добавки при сжигании угля.

Этой же фирмой проводится эксперимент по сжиганию резины крупного дробления (до 25 мм) в циклонных топках энергетических котлов. Доля резины составляет 2-3% от массы угольного топлива.

Сложность процесса дробления изношенных шин (особенно с металлокордом) стимулировала развитие технологии сжигания шин в цельном виде. В Англии фирма " Avon Rubber" эксплуатирует печи для сжигания шин в цельном виде с 1973 г., т.е. имеет уже почти 20-летний опыт в этой области.

В США, в свою очередь, развивается строительство электростанций, использующих в качестве топлива только автомобильные шины. Фирма " Oxford Energy" построила и эксплуатирует в г. Модесто электростанцию мощностью 14 МВт для сжигания 50 тыс. т. шин в цельном виде. На основании успешного опыта сжигания шин в США планируется построить 12 таких электростанций.

В Великобритании рассматривается вопрос строительства электростанций мощностью 20-30 МВт для сжигания 12 млн. шин в год массой 90 тыс. т.

Из стран СНГ по такой технологии работают лишь в Казахстане.

Одним из главных недостатков переработки сжиганием является тот факт, что при сжигании изношенных шин, как и при сжигании нефти, уничтожаются химически ценные вещества, содержащиеся в материале изношенных шин.

 

Косвенный метод сжигания шин

В данном случае на сжигание поступает газ, полученный в процессах переработки изношенных шин, например, при пиролизе (основаны на термическом разложении отходов при отсутствии или большом дефиците кислорода с целью сохранения углеводородного сырья).

Энергия горючего газа используется для получения горячей воды или водяного пара при помощи теплообменников.

 

2.2 Озонная переработка шин

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.

При этом новая технология значительно экономнее всех существующих и, кроме того, абсолютно экологически безвредна - озон окисляет все вредные газообразные выбросы. В России созданы две опытные озонные установки, их суммарная производительность - около 4 тыс. тонн резиновой крошки в год.

Озон, контактируя с поверхностью резины, приводит к быстрому ее окислению, т.е. к разрушению межмолекулярных и внутримолекулярных связей, вследствие чего на поверхности резины образуются микротрещины, начинается атака озоном тех молекул, которые расположены в вершинах этих трещин. Это приводит к быстрому разрастанию трещин и распаду резины на куски с гладкими поверхностями. Процесс подобен низкотемпературному криогенному разрушению, однако, при озонной переработке, поверхность образовавшихся кусков окислена. При разрушении до очень малых частиц (меньше 0, 5 - 1 мм) эффект окисления более выражен, что ухудшает связь с основной массой резины при использовании крошки в качестве наполнителя. Если же разрушение завершается образованием частиц 2-10 мм, то окисление в среднем можно рассматривать как слабое. Озонная переработка требует энергозатрат в 5 - 10 раз меньше, чем криогенная технология.

Создание высокотехнологичного экологически чистого производства по переработке резинотехнических изделий, технология «озонного ножа» взята на разработку ОАО «РОСНАНО» совместно с ООО «ОтриТех» (проектная компания).

Проект подразумевает создание высокотехнологичного экологически чистого производства по утилизации выработавших ресурс резинотехнических изделий, в том числе автомобильных покрышек, в термоэластопласты. В основе проекта лежит уникальная технология «озонного ножа».

Целью проекта является оптимизация режимов переработки резиносодержащих изделий, в том числе армированных, улучшение качества переработки и качества получаемого вторичного сырья — резиновой крошки, а также создание устройств для эффективной переработки резиносодержащих изделий. Проект будет реализовываться в два этапа, на каждом из которых предусмотрено строительство завода мощностью 6 000 тонн продукции в год. Срок действия проекта начинается с 2012 года.

Продукцией проектной компании будет являться резиновая крошка (используется в составе битумных дорожных композиций и спортивных покрытий), а также композитные материалы на ее основе — резинопластики, на которые будет приходиться большая часть выручки. Основная сфера применения термоэластопластов — производство кровельных материалов, дренажных труб и автокомпонентов.

Ключевым конкурентным преимуществом проекта является низкая себестоимость резиновой крошки, которая достигается за счет использования озона при переработке резины. Подобная технология отличается от существующих минимальными энергозатратами, что позволяет сделать технологию переработки резиновых отходов экономически рентабельной. Кроме того, в результате обработки озоном, на поверхности резиновой крошки образуется активированный слой, который обеспечивает качественное сшивание резины и пластиков.

 

 

Технология «Озонного Ножа» — Ozone Knife Technology

Представляет собой принципиально новый подход к решению проблемы переработки вулканизованной резины путем использования известного эффекта ее растрескивания в озоносодержащей среде. Ранее это явление рассматривалось исключительно как негативный эффект, приводящий к сокращению срока эксплуатации резиновых изделий, однако оказалось возможным использовать его для создания эффективной технологии утилизации отходов и получения высококачественного втроичного сырья, химически активированного порошка измельченного вулканизата OKRubber.

Позволяет отделять резину от армирущих элементов (стальной проволоки, текстильного каркаса и др.) без механического разрезания или дробления последних и без приложения к материалу значительных (разрушающих) нагрузок. Её применение позволяет получать вторичное сырье (измельченный вулканизат), обладающий не только уникальной чистотой, но и таким ценным свойством, как высокая химическая активность поверхности его частиц. Экономическая эффективность «ОК-Технологии» обуславливает малые затраты на проведение переработки и низкую себестоимость продукта.

Разработкой проекта «ОК-Технология» занимается группа компаний:

· OK Tech Alliance Ltd. (Великобритания) — инжиниринговая компания, осуществляет проектирование и поставку линий переработки изношенных автопокрышек по «ОК-Технологии».

· OK Tech Inc. (США) — является держателем патентов по «ОК-Технологии» и осуществляет лицензионную деятельность.

· «Троицкая Технологическая Лаборатория» — российская научно-исследовательская лаборатория, занимается исследованиями и разработкой технологий производства новых композиционных материалов.

Высокая эффективность и экологическая чистота «ОК-Технологии» достигаются благодаря следующим ее особенностям:

· низким затратам энергии: в 5–10 раз меньше, чем при использовании традиционных технологий;

· уменьшением количества стадий переработки, что позволяет уменьшить и производственные площади и количество оперативного персонала линии переработки в 1, 5–2 раза;

· практическое отсутствие износа и необходимости замены рабочих элементов оборудования при отсутствии в технологическом процессе резания, трения и т.п.;

· высокое качество конечного продукта — порошка OKRubber;

· универсальность технологии, позволяющей перерабатывать различные виды резиновых отходов;

· значительное снижение вредных выделений из перерабатываемого вулканизата при низкой (комнатной) температуре переработки.

Резиновая крошка практически свободна от загрязняющих ее включений армирующих элементов даже без специальной сепарации, а проволока и нити текстильного корда содержат лишь незначительное количество отстаточной резины.

Различные виды отходов производства и потребления резинотехнических изделий могут эффективно перерабатываться по «ОК-Технологии»:

· конвейерные ленты (включая армированные стальными тросами карьерные ленты),

· резиновые рукава с текстильным каркасом,

· шланги высокого давления со стальным каркасом и оплеткой и др.

Первое промышленное производство по «ОК-Технологии» было создано разработчиками в Таиланде. Завод производит переработку изношенных автомобильных покрышек и других резиновых отходов, производит поверхностно активированные порошки измельченного вулканизата OKRubber, производит термопластичные резины серии ASTREL.

Завод оснащен уникальными установками переработки по ОК Технологии и лучшим оборудованием ведущих мировых производителей: европейских (Италия, Швейцария, Дания, Германия), американских, японских компаний, а также российских предприятий, качество оборудования которых соответствует мировым стандартам.

 

2.3 Пиролиз шин

Пиролиз кусков шин и резиновой крошки осуществляется в среде с недостатком кислорода, в вакууме, в атмосфере водорода в присутствии катализаторов и без них, в реакторах периодического и непрерывного действия, в псевдокипящем слое при различных температурах. Для переработки шин необходимо их разрезать на части с отделением борта, который используется как побочный товарный продукт.

Из тонны резиновых отходов можно получить пиролизом 450 - 600 литров пиролизного масла и 250 - 320 кг пиролизной сажи, 50 - 60 кг металла, около 10 м3 пиролизного газа.

При термообработке целых и измельченных шин наиболее высокий выход масел наблюдается при 500 °С, при 900 °С отмечается наибольший выход газа. При этом выход продуктов определяется только температурой, а не размерами кусков шин.

Несмотря на заманчивость данного метода, технология пиролиза шин не нашла широкого распространения, т.к. получаемые продукты требуют дополнительной очистки перед употреблением, имеют низкое качество, а затраты не покрываются стоимостью получаемых материалов.

 

Альтернативные способы

На Международной выставке-конгрессе «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» был представлен проект ЗАО «Камея» (г. С-Петербург) по созданию эффективной системы сбора и комплексной утилизации покрышек в Санкт - Петербурге и Ленинградской области. Сутью проекта является оригинальный способ утилизации измельченных автопокрышек совместно с горючим сланцем, который позволяет на газогенераторах, стоящих в городе Сланцы, утилизировать до 100 тыс. тонн старых покрышек и резины в год, при этом получая жидкое и газообразное топливо.

Так при термообработке целых и измельченных шин наиболее высокий выход масел наблюдается при 500^оС, при 900^оС отмечается наибольший выход газа. При этом выход продуктов определяется только температурой, а не размерами кусков шин. Из тонны резиновых отходов можно получить пиролизом 450-600 литров пиролизного масла и 250-320 кг пиролизной сажи, 55 кг металла, 10.2 м³ пиролизного газа.

В США в настоящее время фирмой " Firestone Tyres" проведены успешные опыты по трансформированию резины в метанол с получением пылевидной сажи, соответствующей стандарту для резинотехнического производства. Первая установка имеет производительность по метанолу 300 т/сутки. Установка рассчитана на переработку шин легковых автомобилей диаметром 50 см. Основным процессом деструкции резины для дальнейшего трансформирования продуктов разложения в метанол является пиролиз в окислительной камере при температуре 1000 °С. Для переработки шин необходимо их разрезать на части с отделением борта, который используется как побочный товарный продукт.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: