по переработке изношенных автомобильных шин

с металлическим и текстильным кордом

Динамичный рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин.

По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в Европе ежегодно образуется около 2 млн. тонн амортизированных автомобильных шин, а объем их переработки методом измельчения не превышает 10%. Большая часть собираемых шин (20%) используется как топливо.

По прогнозам Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992) объем твердых отходов к 2025 г. вырастет в 4-5 раз. Общемировые запасы изношенных автошин оцениваются в 25 млн.т. при ежегодном приросте не менее 7 млн. тонн. Ежегодно в США накапливаются более 280 млн. использованных автопокрышек, а их общий сток на тот год уже превысил два миллиарда штук. Из этого количества в мире только 23 процента покрышек находят применение (экспорт в другие страны, сжигание с целью получения энергии, механическое размельчение для покрытия дорог и др.). Остальные 77 процентов использованных автопокрышек никак не утилизируется, ввиду отсутствия рентабельного способа утилизации. В СНГ ежегодный объем выбрасываемых автошин оценивается цифрой более 1 млн. тонн.

При сгорании шин образуется такие химические соединения, которые, попадая в атмосферный воздух, становятся источником повышенной опасности для человека это:

- бифенил;

- антрацен;

- флуорентан;

- пирен;

- бенз(а)пирен.

Два соединения из перечисленных – бифенил и бенз(а)пирен относится к сильнейшим канцерогенам.

Не случайно, что Европейский Совет 2 апреля 1999 г. принял специальную Директиву «О свалках», по которой с 2003 г. вводится запрет на их сжигание.

Выброшенные на свалки либо закопанные шины разлагаются в естественных условиях не менее 100 лет. Контакт шин с дождевыми осадками и грунтовыми водами сопровождается вымыванием ряда токсичных органических соединений: дифениламина, дибутилфталата, фенантрена и т.д. Все эти соединения попадают в почву. А резина, являющаяся высокомолекулярным материалом, относится к термореактивным полимерам, которые в отличие от термопластичных не могут перерабатываться при высокой температуре, что создает серьезные проблемы при вторичном использовании резиновых отходов.

По сведению ETRA (Европейская ассоциация переработчиков шин) Европейским Союзом принято решение запретить с 2003 года захоронение целых шин, а с 2006 г. –шин, резанных на куски.

Многие развитые страны готовы оплачивать сам факт утилизации автомобильных покрышек из расчета: 150-200 EUR за тонну.

Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды:

* - шины не подвергаются биологическому разложению;
* - шины огнеопасны и, в случае возгорания, погасить их достаточно сложно;
* - при складировании они являются идеальным местом размножения грызунов, кровососущих насекомых и служат источником инфекционных заболеваний.

Вместе с тем, амортизированные автомобильные шины содержат в себе ценное сырье: каучук, металл, текстильный корд.

Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.

За последние 10 лет в мире накоплен большой научно-технический опыт в области переработки изношенных шин с металлическим кордом и изучении рынка сбыта продуктов переработки шин. Например, резиновая крошка с диаметром частиц 3-8 мм широко используется в производстве регенерата, спрос на который достаточно устойчив и имеет тенденции к росту.

Предлагаемая технология позволяет перерабатывать 10000 тонн изношенных шин в год при двухсменной работе. Перерабатываются шины с текстильным и металлическим кордом.

Технология обеспечивает переработку шин легковых и грузовых автомобилей диаметром до 1200 мм, как с текстильным, так и с металлическим кордом без предварительной разделки на сегменты. Большие сельскохозяйственные и тракторные шины с разделкой на сегменты.

Выход продукции:

- резиновая крошка из протекторной части шин

- резиновая крошка из шин и каркасов

- кордовое волокно

- металлический корд

Расход изношенных шин на получение 1 тонны резиновой крошки составляет 1,5-2,0 тонны в зависимости от конструкции изношенности шин.

В предлагаемой технологии возможно получение следующих фракций измельченной резины:

- дробленная резина размером 60х60 и 60х120мм;

- резиновый гранулат размером 15х20 мм;

- резиновый гранулат размером 1-6 мм;

- резиновая крошка-порошок менее 0,8-1,0 мм;

- резиновая крошка-порошок размером менее 0,5мм;

- резиновая крошка-порошок из протекторной части шин.

Представление об использовании продуктов переработки шин можно получить из нижеприведенной таблицы.
Наименование продукта

Область применения
Резина дробленная 60х120 мм,20х15 мм

Регенератные заводы, металлургические комбинаты (добавка в кокс до20%), цементные заводы (топливо).
Резиновая крошка 1,2-5 мм

Настилы для полов, утепляющие плиты, блоки для переездов, покрытие спортивных сооружений
Резиновая крошка 0,6-1,2 мм

Мягкая кровля, герметики, мастики, РТИ (коврики, брызговики)
Резиновая крошка, в том числе их протекторной части шин 0,5-0,2 мм

Добавка к сырам резиновым смесям, идущим на изготовление шин и резинотехнических изделий, ликвидация нефтяных загрязнений.
текстильный корд

Теплоизоляционные плиты, панельное строительство, нефтеперерабатывающая промышленность (тампонирование нефтяных скважин).
Металл (сталь 60С2А; 65Г)

Металлургия, прессование мелких изделий

Возможны также и другие направления использования резиной крошки.

Технические особенности производства

Участок снятия проекторной части шин.

Используя имеющиеся шероховальные станки производить снятие протекторной части шин с получением «шероховки» - чистой протекторной резины игольчатой структуры и «срезков» - лент протекторной резины срезанной с шины. «Срезки» направляются транспортером в роторную дробилку, где измельчаются до размеров не более 10-12 мм. На транспортере устанавливается электромагнитный сепаратор, который отделяет возможные включения металлического корда.

Смесь «шероховки» и «срезков» транспортной системой подается в дисковые мельницы, где измельчается до фракции менее 0,5 мм, которая через дозаторы загружается в мешки (или другую тару) и упаковывается. Оставшиеся после «шероховки» и «срезки» каркасы направляются в основную технологическую линию для полной переработки.

Участок полной переработки шин.

Участок полной переработки шин делится на два отделения – предварительного (грубого) измельчения и тонкого измельчения.

Предварительное измельчение: изношенные шины и каркасы подаются на борторезные станки, где происходит вырезка бортовых колец и разделение шин по диаметральному сечению на два «полутора». Далее подготовленные таким образом шины по транспортеру подаются в шредер 1

(дробилку ДНВ2-400М) первичного измельчения, где измельчаются на куски размером приблизительно 60х120мм.

Из шредера 1 по транспортеру куски 60х120 мм подаются в шредер 2, в котором происходит доизмельчение их до размером не более 60х60мм.

Из шредера 2 по транспортеру куски 60х60 мм через делитель поступают в роторные дробилки ДРН1-710, в которых происходит измельчение шинной резины до размера не более 15х15 мм. Кроме того, на этой стадии дробления происходит «раскрытие» металлического и текстильного корда.

Смесь резины, металлического и текстильного корда подается в магнитные сепараторы барабанного типа, где происходит отделение металлического корда.

Далее смесь резины и текстильного корда поступает в аэросепаратор, где происходит отделение текстильного корда.

Шинная резина (с остатками металлического и текстильного корда) поступает на участок тонкого измельчения.

Отделение тонкого измельчения

Резиновые «чипсы» размером не более 15х15 мм по транспортеру поступают в вихревую мельницу, где происходит измельчение кусков резины до необходимой фракции в основном менее 0,8 мм. Полученная резиновая крошка поступает на магнитный сепаратор тонкой очистки, где происходит окончательная очистка резины от металлического корда. После этого резина поступает в аэросепаратор, где происходит тонкая очистка от текстильного корда, чего резиновая крошка поступает в классификатор (вибросито), где происходит рассев резиновой крошки, фракция более 0,8 мм поступает на доизмельчение в мельницу; фракция менее 0,8 мм через дозатор затаривается в соответствующую тару для дальнейшего использования.

В США переработкой изношенных шин занималется по контракту фирма «Rubber Research Elastamerics» на предприятиях в Миннеаполисе. В основе технологического процесса лежит обработка поверхности измельченной вулканизированной резины жидким полимером, который способствует химической активности между частицами резины. Данное сырье применяется в производстве кровельных материалов, протекторов шин и т.д.

В Канаде фирма «Retico Rubber» предложила установку по переработке изношенных автомобильных шин посредством их измельчения при низких температурах. Полученный резиновый гранулат используется для производства различных резиновых покрытий, линолеумов, спортивных матов.

Фирма «Berstorff» предлагает линию по переработке старых шин, в которую входят три установки: для измельчения старых шин, для производства регенерата и его диспергирования. Полученный по такой технологии порошок резины добавляется в новые смеси. Размер частицы порошка резины составляет 0,5-0,1 мм.

Французская фирма «CIMP» предлагает линию по переработке изношенных автомобильных шин для получения гранулированной резины для изготовления резиновых покрытий спортивных площадок. В линии реализованы четыре операции: дробление шины до крупности 14 мм, выделение магнитной фракции в магнитном сепараторе, измельчение материала до крупности 1-6 мм, выделение в пневмо-классификаторе текстиля из резинового гранулата.

Основные направления утилизации шин.

Основная часть изношенных шин, как правило, складируется на свалках – законных и незаконных захоронениях шин. В настоящее время альтернативой захоронению является уничтожение резаных покрышек путем их сжигания в качестве источника топлива в энергетических установках и цементных печах.

Собственно утилизация шин развивается в таких направлениях:

· восстановление изношенных протекторов для повторного их использования;

· измельчение шин механическим способом при температуре окружающей среды и с применением глубокого охлаждения на одной из стадий механического измельчения, при этом в качестве хладагента используется жидкий азот, либо охлажденный воздух;

· термическая деструкция шин, метод, при котором происходит разложение резины при высокой температуре;

· переработка предварительно измельченных шин с применением микроволновой техники;

· переработка шин с применением озона;

· пиролиз шин.

Из приведенных выше технологий, промышленно отработанными являются: восстановление шин, механическое измельчение и пиролиз, при этом пиролиз требует серьезных затрат на природоохранные мероприятия.

Суть метода пиролиза

Дробленные шины - (разрезанные на несколько частей) помещают в герметично закрытый реактор и нагревают до 400-500 градусов Цельсия. В результате пиролиза получают масла, твердый углеродистый остаток, металлическую проволоку и остатки текстильного корда.

Требования к обеспечению процесса пиролиза.

Тщательная первоначальная промывка шин и последующая промывка измельченных шин с целью удаления песка, пыли грунта. Наличие данных примесей не позволяет получать качественную сажу.

Полная герметичность, исключающая доступ кислорода. При температурах более 150 градусов и присутствии кислорода происходит возгорание шин.

Экологические аспекты

При пиролизе из резины выделяются меркаптаны – сероводород, окислы серы, цинка и других металлов. От частичного сгорания текстильного корда происходит выделение диоксидов и прочих вредных веществ.

Очень высокие требования к газоочистке. Полной газоочистки не достигается, что приводит к большой экологической нагрузке на окружающую природную среду.

Зарубежный опыт

В период нефтяного кризиса первый такой завод по технологии фирмы «Faster Whealer Pov Prod» был построен в Англии. На заводе производилось топливное масло и углеродный адсорбент. Снижение цен на нефтепродукты и большая экологическая нагрузка на природу привели к закрытию предприятия.

Наиболее экологически чистым, перспективным и производительным является механическое измельчение, что позволяет получать только измельченные порошки.

Проблема переработки изношенных автомобильных, тракторных и др. шин имеют большое экологическое и экономическое значение.

Вышедшие из эксплуатации шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды:

- шины не подвергаются биологическому разложению;

- шины огнеопасны;

- при сгорании выделяют целый спектр вредных веществ;

- при складировании являются местом размножения грызунов и насекомых.

Вместе с тем, изношенные шины содержат в себе ценное сырье: резину, металл, текстильный корд.

Области применения получаемой после утилизации резиновой крошки:

- в изготовлении новых покрышек;

- в изготовлении различных резинотехнических изделий;

- в изготовлении покрытий для крыши;

- в изготовлении подошв для обуви;

- в изготовлении асфальтовых покрытий для дорог;

- покрытий стадионов;

- в строительстве.

А так же многого другого.

Текстильный корд, возможно использовать в производстве теплоизоляционных материалов, резиноволокнистого шифера.

Области применения конечного продукта

Резиновая крошка, полученная в результате переработки изношенных автопокрышек, имеет многочисленные и перспективные области дальнейшего практического применения, что, при эффективной организации маркетингового сопровождения производства, безусловно, обеспечит ее быструю и устойчивую реализацию на отечественном и зарубежном рынках, а также эффективное использование в высокорентабельных производствах конкурентно-способных изделий.

* порошковая резина с размерами частиц от 0,2 до 0,45 мм используется в качестве добавки (от 5 до 25%) в резиновые смеси для изготовления новых автомобильных покрышек, массивных шин и других резинотехнических изделий. Применение резинового порошка с высокоразвитой удельной поверхностью частиц (2500 - 3500 см²/г), получаемой при его механическом измельчении, повышает стойкость шин к изгибающим воздействиям и удару, увеличивая срок их эксплуатации;
* порошковая резина с размерами частиц до 0,6 мм используется в качестве добавки (до 50-70%) при изготовлении резиновой обуви и других резинотехнических изделий. При этом свойства таких резин (прочность, деформируемость) практически не отличаются от свойств обычной резины, изготовленной из сырых каучуков;
* порошковую резину с размерами частиц до 1,0 мм можно применять для изготовления композиционных кровельных материалов (рулонной кровли и резинового шифера), подкладок под рельсы, резинобитумных мастик, вулканизованных и не вулканизованных рулонных гидроизоляционных материалов;
* порошковая резина с размерами частиц от 0,5 до 1,0 мм применяется в качестве добавки для модификации нефтяного битума в асфальтобетонных смесях, используемых при строительстве автомобильных дорог, которые улучшают их деформационные и фрикционные свойства. Такие добавки позволяют увеличить прочность покрытия дорог, а также их стойкость к удару, морозостойкость и стойкость к растрескиванию полотна при температурных перепадах. Объем дробленой резины в составе таких усовершенствованных покрытий должен составлять около 2% от массы минерального материала, т.е. 60-70 тонн на 1 км дорожного полотна. При этом срок эксплуатации дорожного полотна увеличивается в 1,5 - 2 раза. Такие порошки используются также в качестве сорбента для сбора сырой нефти и жидких нефтепродуктов с поверхности воды и почвы, для тампонирования нефтяных скважин, гидроизоляции зеленых пластов и т.д.;
* резиновая крошка с размерами частиц от 2 до 10 мм используется при изготовлении массивных резиновых плит для комплектования трамвайных и железнодорожных переездов, отличающихся длительностью эксплуатации, хорошей стойкостью к климатическим воздействиям, пониженным уровнем шума и современным дизайном; спортивных площадок с удобным и безопасным покрытием; животноводческих помещений и т.д.

Запасы отходов в Украине на данный момент составляют - 0,8 млн. т. (учитываемых отходов), лишь по городу Киев каждый год складируется - 40 тыс.т. (учитываемых отходов); Донецкая обл. складирует 8 тыс.т. (учитываемых отходов) и это относится только к автопредприятиям. Реальная оценка ситуации говорит о том, что только в Донецкой обл. могут, работать 3 такие линии и будут иметь постоянную загрузку.

При себестоимости продукции максимум 50$ цена реализации резиновой крошки колеблется от 250 до 1000 $ (США) в зависимости от исходного сырья, дисперсности, засоренности и т.п.. Требуемый объем инвестиционных затрат на организацию производства (помещение, оборудование, инфраструктура) составляет 1 500 000…2 000 000 $ (США). Срок окупаемости инвестиций 1,5 – 2 года.

ООО «ЭТМАС» (г.Луганск)