Переработка автомобильных шин

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. анализ состава и свойств отходов. Физико-химический состав.

    В таблице 3 представлены результаты анализа металла, который используется в шинах ведущих производителей. 

  Таблица 3

Химический  состав отходов металлокорда шины Michelin

 

       Анализ химического состава свидетельствует о возможности использования брекера в качестве высокопрочной стальной фибры дисперсно-армированного бетона.Присутствие в химическом составе кремния и марганца способствует значительному повышению прочности армирующих элементов. Фосфор и сера при любом их содержании являются вредными составляющими к разрушению стали. Сера, обладая более низкой температурой плавления, чем сталь, снижает механическую прочность последней. Фосфор, образуя с железом твердый раствор, является хрупким компонентом, снижающим ударную вязкость стали. Анализ химического состава свидетельствует о незначительном превышении углерода (на 0,3%). По химическому составу марка стали материально соответствует ст.85. Очевидно, что для высококачественных дисперно-армированных сталефибробетонов применение армирующих элементов брекера является весьма эффективным.

      Выявлено влияние стальной фибры  из отходов металлокорда на  физико-механические и эксплуатационные свойства дисперсно-армированного сталефибробетона: повышение прочности на растяжение при изгибе, стойкость к воздействию динамических нагрузок, сохранение целостности бетона в экстремальных условиях.

      Таким образом, анализ экспериментальных данных свидетельствует о возможности использовании отходов переработки в качестве армирующих элементов дисперсно-армированного бетона.

Бетоны  с таким свойствами можно использовать в местах повышенной сейсмической активности, при устройстве дорожных и аэродромных покрытий, подвергающихся ударным нагрузкам, в зданиях, испытывающих ударные нагрузки.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.Выбор и описание технологической схемы утилизации отходов

4.1. Методы утилизации автомобильных шин

                     Использование целых автомобильных шин.

      Изношенные шины применяются для устройства искусственных рифов, служащих местом обитания рыб и устриц. Фирмой «Гудьир» в 1970 г . у берегов Австралии был создан искусственный риф из 15 тыс. шин. Рифы созданы у берегов Флориды (215 тыс.-шин); Новой Зеландии, Ямайки, Греции, Японии и др. Загрязнение морской воды при этом не происходит. Около 200 искусственных нерестилищ из изношенных шин создано в Германии. Старые шины используют для зашиты склонов от эрозии. Для этого склоны покрывают шинами, засыпают землей и засевают травой. Согласно разработке фирмы «Органикой» (Германия), при создании звукоизолирующих ограждений вдоль автострад у шин удаляют одну боковину, после чего их соединяют и заполняют землей. В результате образуется наклонный спуск, который можно озеленить. Такая конструкция не отражает звук и требует 5 тыс. шин на 100 м погонной длины барьера. Одновременно конструкция служит барьером безопасности.

                          Сжигание шин с целью получения энергии.

       С точки зрения экологии использование  изношенных шин для получения  энергии оценивается неоднозначно. В первую очередь это связано  с выделением цинка и окислов серы в атмосферу. На примере тушения пожара на складе в Канаде (14 млн. шин) были рассмотрены особенности воздействия горения шин на окружающую среду. В дыме горящих шин содержатся канцерогенные субстанции и небольшие количества диоксина. Горевшие в Канаде шины тушили 17 дней с помощью пожарных вертолетов, грязевого ливня и снегопадов. В результате пожара образовались сотни литров диоксинсодержащих масел. Вследствие выброса ядовитых дымов  

пришлось  эвакуировать окрестное население. Отмечается в то же время, что продукты сжигания шин в печах могут  не загрязнять атмосферу и, что в техническом отношении нет проблем в организации полного и безопасного сгорания шин в существующих печах, оборудованных соответствующими фильтрами очистки выбросов. Однако создание печей и очистительных установок для улавливания вредных газов и соединений тяжелых металлов требуют больших затрат. Имеется информация, что применение шин в качестве топлива требует затрат порядка 20 ~ 25 или даже 30 — 35 долларов на тонну. Метод сжигания шин неперспективен также с энергетической точки зрения: с учетом КПД при сжигании легковой шины количество энергии примерно равно получаемой от сжигания 3 л. нефти. По данным изготовителей энергия, накопленная в шине, равна энергии, получаемой при сжигании 27-30 литров нефти (21 литр расходуется на изготовление сырья и б литров на процесс переработки).

Применение  шин в качестве топлива в цементной  промышленности.

  Целые или разрубленные на куски шины вводятся во вращающуюся печь, где температура исходящих газов достигает 1200 - 2800°Р (Сжигание целых шин или их кусков может также производится путем их подачи в зону, где температура исходящих газов 600 — 1400Т). Здесь металлокорд частично заменяет железную руду, необходимую в производстве цемента. Рекомендуют заменять шинами 5 - 10 % топлива. Применение изношенных шин в цементной промышленности позволяет экономить 1- 2 % основного вида топлива.

     Специалистами отмечается, что при  сжигании изношенных шин при  производстве цемента может быть  сокращен на 25% расход ископаемых  энергоносителей и снижен уровень  загрязнения окружающей среды. Так как содержание кислорода в печи велико, горючие газы достаточно долго находятся в зоне сгорания, в процессе не образуется остатков вредных веществ по той причине, что сера и металл связываются в получаемом продукте.

             Пиролиз.

     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. Исследован также процесс пиролиза смеси резиновой крошки (20%) и масла (80%).Системы пиролиза, популярные в 70-е годы, оказались неудобными в эксплуатации в течение сколько-нибудь длительного времени. В настоящее время это направление считается не оправдавшим возлагавшихся на него ожиданий. Большая часть таких установок работала в периодическом режиме. Получаемые продукты требовали дополнительной очистки перед употреблением, а затраты не покрывались стоимостью получаемых материалов. Специалисты считают, что проблема пиролиза старых шин практически исчерпана из-за высоких затрат и низкого качества получаемых продуктов.

                        Дробление(имельчение) изношенных шин.

      Измельчение (дробление) шин считается  наиболее привлекательным методом их переработки, поскольку он позволяет максимально сохранить физические свойства резины в продуктах переработки. Методы измельчения принято разделять на измельчение при положительных температурах и криогенное измельчение. 
 

4.2.Метод утилизации шин с предварительным охлаждением

   Известен  более новаторский способ утилизации шин, основанный на предварительном  охлаждении шин с последующей деструкцией с помощью ударных механических разрушающих средств в виде

    молотов и  мельниц.Использование для разрушения охлажденных автомобильных шин ударных механических средств, а именно молотов и мельниц, обусловливает невысокую скорость и эффективность работы завода для утилизации автомобильных покрышек, а также шумность. Чтобы решить указанные проблемы было предложено заменить механический (контактный) способ деструкции шин на электромагнитный (бесконтактный), для чего используются емкостные накопители (батареи импульсных конденсаторов) и индукторы (импульсные катушки).

   Преимущества  этого метода:

• экономически выгоден;
• экологически безопасен;
• позволяет выделять металлокорд, полностью отделенный от резины и с неизменными свойствами.

 
 

   4.3. Описание процесса переработки

      Схема завода для утилизации автомобильных шин с металлокордом приведена на рис. На ней изображены транспортные средства 1, цех 2 доставки и хранения, цех 3 сортировки и подготовки, цех 4 деструкции и разрушения, цех 5 сепарации, упаковки и отправки. Кроме того, показаны цех 6 получения сжиженных газов (например, жидкий воздух или азот), цех охлаждения автомобильных шин, средства 8 доставки сжиженных газов. Цех деструкции и разрушения 4 снабжен разрушающими средствами электромагнитного действия.

   Следует отметить, что вместо жидкого воздуха или азота могут использоваться воздушные турбохолодильные машины российского производства, например ВТХУ1-11 (установленная мощность 30 кВт, потребляемая — 24 кВт, температура воздуха —60...—70 °С, стоимость установки — 750 тыс. руб. с НДС).

    Использование воздушных турбохолодильных машин  позволяет снизить себестоимость получения холода в 3—4 раза, а удельные энергозатраты — в 2—3 раза по сравнению с применением жидкого азота. 

   

                                                             Рис.4.Схема завода 

       На рисунке 4 видно, что цех 2 доставки и хранения, цех 3 сортировки и подготовки, цех 7 охлаждения автомобильных шин, цех 4 деструкции и разрушения, цех 5 сепарации, упаковки и отправки связаны последовательной технологической цепочкой.

   Цех 6 получения сжиженных газов связан с цехом  охлаждения автомобильных шин с помощью средств 8 доставки сжиженных газов. Транспортные средства 7 представляют собой грузовики, автокары, электрокары и тому подобные средства.

   Цех 2 доставки и хранения, а также  цех 5 сепарации, упаковки и отправки являются складскими помещениями с электромагнитами сепарации (электромагнит грузоподъемный легкой серии ЭМГ 078-ЗОА), упаковочными столами, стеллажами, подъемниками, авто- и электропогрузчиками. Цех 3 сортировки и подготовки включает в себя моечные средства, столы, транспортеры (на базе ленточного и цепного конвейера ТОЦ 16-5) и авто- и электрокары. Средства разрушения электромагнитного действия представляют собой конденсаторные батареи 9 (параллельно включенные конденсаторы марки ИМУ-5/140), электрически соединенные через коммутаторы

    10 с импульсными  катушками 11 (индукторами, которые изготовляются под заказ НИИЭФА им. Ефремова). Эти средства расположены в цехе 4 деструкции и разрушения(рис.3.3.2.). 

   В технологическую  цепочку деструкции, показанную на рис,     также входят желоба 12 (криостаты, изготавливаются под заказ криогенной лабораторией Санкт-Петербургского государственного

  политехнического университета), транспортеры 13, 14. Зарядка             конденсаторной батареи осуществляется от сети переменного

тока 220/380 Б.

   Коммутатор 10 представляет собой вакуумный  разрядник коммутирующий импульсные токи-значением до 2 МА при напряжениях до 15 кВ. Он может работать в двух режимах: на левой ветви кривой Пашена (рабочий ток — до 2 МА), что соответствует диапазону давлений в разрядной камере 0,01...0,04 мм рт. ст. и на правой ветви кривой Пашена (рабочий ток — до 600 кА), что соответствует диапазону давлений в пределах 10...100 мм рт. ст. Разрядник 10 состоит из двух главных электродов, четырех поджигающих, буферного объема, вакуумных уплотнений, пленочной изоляции, изолирующего кольца и кабельных зажимов.