Переработка и утилизация отходов резины и изношенных автомобильных шин

ЛЕКЦИЯ

Переработка и утилизация отходов резины и изношенных автомобильных шин(покрышек)

Отходы резиновых изделий принято делить на отходы производ­ства и отходы общественного потребления. Отходы производства резиновых изделий накапливаются на предприятиях, производя­щих резинотехнические изделия, автомобильные шины, резиновую обувь. Отходы потребления образуются в результате хозяй­ственной деятельности физических и юридических лиц.

Отходы производства. Отходы производства резинотехнических изделий делят:

• отходы резиновых смесей;
• невулканизованные резиновые отходы;
• вулканизованные резиновые отходы.

Отходы потребления. Основным, наиболее массовым видом отходов общественного потребления являются амортизированные шины. В мире на производство автомобильных шин расходуется половина производимых синтетических и натуральных каучуков (более 15 млн т в год), и в конечном итоге все производимые шины через определенное время попадают в отходы Время эксплуатации автомобильных шин меньше, чем время эксплуатации большинства резиновых изделий.

В мире применяют различные технологии по переработке и ути­лизации резиновых отходов и изношенных автомобильных шин. В этих технологиях предусмотрено использование изношенных шин и резиновых отходов для получения энергии путем сжигания, из­мельчение шин и резиновых отходов для получения резиновой крошки, порошка и регенерата.

Утилизация целых шин. Целые изношенные шины используют при устройстве искусственных рифов, служащих мес­том обитания рыб и устриц. У берегов Австралии фирмой «Гудияр» (1970 г.) был создан искусственный риф из 15 тыс. шин, у берегов Флориды — из 215 тыс. шин. Искусственные рифы из шин имеются также в Новой Зеландии, Греции, Японии, на Ямайке и в других странах. Морская вода при этом не загрязняется.

Рекомендуемые материалы

Иногда изношенные шины применяют как защитные элементы,например при укреплении склонов от эрозионных процессов. В этом случае склоны покрывают покрышками, засыпают их почвенным грунтом и сеют травы.

Сжигание шин с целью получения энергии. Использование изношенных шин для получения энергии с ­точки зрения экологии неоднозначно, так как это связано с выделением в атмосферу больших количеств цинка и серы.

Однако в целях утилизации шин и получения при этом дополни­тельной энергии в мире широко применяют сжигание шин.

Основная причина применения методов сжигания шин для лучения энергии во многих развитых странах — отсутствие эффективных технологий комплексной переработки шин с получением продукции высокого качества.

Применение шин в качестве топлива в цементной промышленности. Технология фирмы «Бридж стоун/Файрестоун» успешно используется в Японии с начала 80-х годов. По данной технологии целые или разрубленные на куски шины водятся в модернизированную вращающую печь. Металлокорд, находящийся в шинах, частично заменяет железную руду, необходимую в производстве цемента.

Однако в Швейцарии фирма «Джура цемент уоркс» в 1989 г. пре­кратила сжигание шин в цементных печах из-за загрязнения окру­жающей среды продуктами сгорания. В США из 200

существующих печей только 12 сжигают изношенные шины, несмотря на то что затраты на переоборудование печей для замены угля изношенными шинами сравнительно невелики. 2 млрд шин, лежащих на свалках США, эквивалентны 20 млн т угля и гарантируют снабжение цементной промышленности дешевым топливом в течение длитель­ного времени.

Пиролиз отходов резины. В наиболее развитых странах: (США, Японии, Германии, Швейцарии и др.) уже длитель­ное времяэксплуатируют опытно-промышленные установки по пиролизуизношенных шин мощностью 7... 15 тыс. т/год по сырью.

Пиролиз кусков шин, резиновой крошки осуществляется в среде с недостатком кислорода. Но так как большая часть этих установок работала в цикличном режиме, а получаемые продукты пиро­лиза требовали дополнительной очистки перед последующим пользованием, а главное — затраты не восполнялись стоимость не получаемых материалов, пиролиз старых шин практически не применяют.

Однако фирма «Энерж Рисерч Интернейшнл» (США) усовершенствовала технологию пиролиза на своей установке «Реактор», которая может перерабатывать 1 млн легковых шин ежегодно, получая из 1 т покрышек более 600 л дизельного масла № 2, 227 высокосортного технического углерода и 130... 180 кг стальной проволоки..

В Канаде предусматривают строительство пиролизного завода мощностью 10 000 т в год с

В США в 1990 г. при дроблении изношенных шин было произве­дено резиновой крошки 30...40 тыс. т (в том числе для производства резиноасфальта 18...20 тыс. т) при положительных температурах и 13...16 тыс. т — криогенным методом.

Первая установка по получению резиновой крошки криогенным методом начала функционировать в штате Огайо (США) в 1979 г. В Великобритании построены три завода по измельчению покрышек мощностью 12 млн покрышек ежегодно. В Германии в 1979 г. нача­ли работать 2 установки по дроблению покрышек при низких тем­пературах (в г. Брауншвейге и в г. Эссоне). Фирма «Хэльдт» (Герма­ния) в 1987 г. ежесуточно перерабатывала в резиновую крошку око­ло 20 т шин с применением криогенной технологии (заморажива­ние — молотковая дробилка — ножевая дробилка)

На российском рынке технологические линии измельчения ре­зиновых отходов, в том числе и шин с металлокордом, при нормаль­ных температурах предлагают следующие зарубежные и отечественные фирмы: CIMP (Франция), АО «Тушинский машиностроительный завод» (ТМЗ), РИЦ «Росполимер» (Россия).

Определяющим условием, при котором можно ликвидировать преграды, существующие для утилизации изношенных шин, — экономическая эффективность используемых технологий перера­ботки и использования получаемых при этом продуктов. Решить проблему переработки и использования изношенных шин можно, объединив усилия всех ответственных сторон: переработчиков, по­требителей, шинников, федеральных и местных исполнительных органов. Только наличие соответствующего законодательства об утилизации использованных шин открывает новые рынки для тех­нологий переработки и применения полученных продуктов. Для этого должна быть создана система стимулирования с обязатель­ным участием правительства.

В штате Род-Айленд должен быть принят закон о взносе Юдолл с каждой шины, проданной в штате. Деньги будут возвращены, когда изношенную шину сдадут дилеру. С 1 января 1993 г. вступил в силу закон, по которому каждая новая шина проданная в штате, облагается налогом в 50 центов. Эти деньги предназначены на развитие переработки и вторичного использования шин.

Помимо сбора 7 долл. за 1 шину, который уже платят покупатели за ликвидацию изношенных шин в штате Онтарио, принят налог на новую шину 5 долл. без указа­ния, как будут использованы эти деньги.

В штате Вашингтон берут сбор 1 долл. за каждую новую проданную шину, кото­рый предназначен для поиска новых вариантов ликвидации и регенерации шин.

В штате Северная Каролина при продаже новых шин берут 1%-й налог, который распределяют между округами штата на ликвидацию изношенных шин.

В штатах Орегон, Юта и Висконсин выделяют субсидии на вторичное использо­вание изношенных шин, включая производство из них топлива и битума.

В штате Миннесота налог на продажу новых шин используют для формирова­ния фонда, из которого финансируют исследовательские работы по переработке шин, дотируют фирмы, привлекаемые к этим работам, и покрывают расходы » расчистку хранилищ старых шин.

Целесообразны разработка и принятие соответствующего мест­ного и, возможно, федерального закона, регламентирующего по­рядок сбора и хранения изношенных шин, их переработки и ис­пользования, а также экономическое стимулирование решения проблемы в целом за счет ввода дополнительного налога на прода­жу новых шин.

С целью уменьшения негативного воздействия изношенных шин на окружающую среду целесообразно создание специальных пунктов по хранению изношенных шин на кооперативной или дру­гой основе, которые должны иметь: огороженную территорию; бе­тонированную площадку для хранения шин с соблюдением всех правил противопожарной безопасности; весы для взвешивания ввозимого и вывозимого сырья; устройства для погрузочно-разгрузочных работ; здания и сооружения, необходимые для работы пункта; подъездные пути для автомобильного и железнодорожного транспорта.

Дорожные покрытия в США, Бельгии, Австрии и Японии получены хорошие результаты при использовании резиновой крошки в дорожном строительстве. В США покрытие дорог асфальтом с содержанием резины оказа­лось намного дороже, а качество покрытия не отличалось от обыч­ного асфальта. Несмотря на это, новый закон о транспорте поддер­живает применение асфальтовых покрытий с содержанием резины. В Японии резиновую крошку с размерами частиц менее 1 мм используют для изготовления балластных и пластинчатых матов, применяемых для предотвращения колебаний полотна железных дорог.

Производство регенерата. Снижение потребления регенерата, получаемого из резиновой крошки, происходит вследствие вытеснения его синтетическими каучуками и переходом шинной промышленности на производство шин радиальной конструкции, требующее резиновых смесей высокого качества. Потребление регенерата составляет лишь 1 % общего объема производства шин. Такая тенденция уменьшения применения регенератав резинотехнической промышленности прослеживается мире.

Применение резиновой крошки в полимерных смесях. Немодифицированную резиновую крошку. используют в резиновых смесях различного назначения, в том числе при изготовлении подошвы обуви, массивных шин для малых транспортных средств и протекторов.

В 1988 г. разработан поверхностно-модифицированный поли­этилен с ультравысокой молекулярной массой для использова­ния в ПУ.

Строительство спортивных сооружений. В Великобритании в производстве изделий для спорта и отдыха расходуется свыше 20 тыс. т резиновой крошки. Так, фирма «Доу Кемикл» использует резиновую крошку и связующие (продукт фирмы) для изготовления спортивных покрытий и литых изделий.

При строительстве спортивных беговых дорожек требуется от 3 до 5 кг резиновой крошки на 1 м² дорожки в качестве наполнителя полиуретана. Расход резиновой крошки при строительстве детских игровых площадок составляет около 9 кг/м².

Противоударные дорожки на хоккейном поле, выполняемые толщиной 40 мм, содержат около 40 кг резиновой крошки и 5 кг по­рошка на 1 м² покрытия.

Прочие направления использования порошков из изношенных шин. Проведенные в США исследования влияния шинной крошки на окружающую среду показали, что в случае размещения резины в почвогрунтах с рН < 7 из нее выделя­ются тяжелые металлы, а с рН>7 — полициклические ароматичес­кие углеводороды. Исходя из этого, шинную крошку в качестве строительного материала можно применять тогда, когда размещают ее выше уровня грунтовых вод.

Рекомендуем посмотреть лекцию "7.3. Действие электромагнитного излучения на вещество и ткани живых организмов".

Ведутся испытания по устройству защитных экранов при строи­тельстве полигонов ТБО из материала, выполненного на основе шинной резины, так называемого «регупола», выпускаемого в виде листов, рулонов и отформованных изделий. В случае успеха экспе­римента тонкий слой этого материала можно будет использовать как геомембрану для защиты подземных вод от фильтрата, образующегося в толще свалочного грунта.

Получение дизтоплива из шин

5 литров нефти из 2-х покрышек

Уникальная разработка белорусских ученых получила мировое признание. Чтобы купить установку, фирмы из Европы и США выстраиваются в очередь. Ниже текстовая версия сюжета.

Только в Беларуси за год появляется около 60 тысяч тонн использованных шин. Не трудно представить мировой объем. Долгие годы специалисты из разных стран пробовали самые разные способы переработки такой изношенной резины. Но самым эффективным и получившим международное признание оказался метод, разработанный белорусскими учеными.

Основа установки – печь, позволяющая перерабатывать резину с получением из неё нефти. Из двух шин для легкового автомобиля получается 5 литров углеводорода.

Геннадий Журавский, заведующий отделением термохимических процессов Института тепло- и массообмена НАН Беларуси: «Вот этот продукт является аналогом легкой нефти, из которого могут быть получены различные нефтепродукты. В частности бензин с октановым числом «122». В сравнении с известным нам на заправках «95» понятно его высокое качество. Может быть получено и дизтопливо, и мазут»

Европейские специалисты поначалу не верили, что такое возможно. Но после того, как белорусы получили патенты в США и Евросоюзе и показали устройство в работе, сомнений не осталось. Вместо них посыпались заказы. Сначала Тайвань предложил смонтировать такую установку на одном из крупнейших заводов. Но самое серьезное предложение поступило от французской компании «Airbus». Дело в том, что белорусское изобретение перерабатывает не только шины, но и обшивку самолетов. Французы купили лицензию и заказали одну пробную установку. Сумма первого контракта пока не разглашается, но известно, что это миллионы евро.

Жан Боккалон, представитель компании «Airbus»: «Мы заинтересованы в большом количестве таких мобильных установок, чтобы можно было их передвигать по всей стране. Поэтому, можно судить, насколько важно нам сейчас сотрудничать с белорусами».

Узнав о приобретении своего главного конкурента, американский «Boeing» сделал нашим ученым подобное предложение.

Еще много лет назад один белорусский ученый назвал резиновые покрышки «нефтью в консервах». Так вот, сегодня уже с уверенностью можно сказать, что для этих «консервов» у нас есть «открывалка», а это значит и альтернативный источник энергии, и приток в страну иностранного капитала.