Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Комплексное устойчивое управление отходами. Жилищно-коммунальное хозяйство: учебное пособие

Уланова О. В., Салхофер С. П., Вюнш К. ,

5.6.7. Изношенные шины

Изношенные шины относятся к тем фракциям отходов, которые из-за объемов, отчасти из-за содержания в них опасных компонентов и других свойств(например, воспламеняемость) особенно опасны для окружающей среды и подлежат раздельному сбору и обработке, а также их дальнейшему применению. Изношенным шинам в ЕС как важному компоненту отходов уделяется особое внимание, что связано с необходимостью их отдельного сбора и обработки, а также с рядом специальных требований по утилизации, закрепленных в различных нормативных документах.

Сбор. Сбор изношенных шин наиболее эффективно осуществляется в так называемых пунктах образования отходов. Наибольшее количество изношенных шин накапливается у торговых фирм шинного и автомобильного профилей, в авторемонтных мастерских, службах технической помощи, на заправках, на фирмах с большим автопарком (напр., предприятия общественного транспорта) или у поставщиков автомобильных шин. В этих случаях прием отработанных шин может производиться на добровольной основе или на основе положений об ответственности производителя за свою продукцию. Для сбора как можно большего количества отработанных шин нужны также специальные схемы сбора крупногабаритных отходов от населения и общие пункты приема или станции утилизации (рис. 5.68).

Сортировка. Затем отработанные шины должны поступать в распоряжение специализированных фирм по обработке этого вида отходов и первым делом сортироваться с учетом следующих трех категорий отработанных шин:

● Шины с рисунком протектора: шины в пригодном для эксплуатации состоянии без серьезных дефектов, имеющие требуемую минимальную глубину рисунка протектора (в ЕС не менее 1,6 мм). Они вновь могут эксплуатироваться в уличном движении.

● Каркасы: шины, которым не более 6 лет и каркасы которых, в частности, боковины, не обнаруживают дефектов и которые поэтому пригодны для восстановительного ремонта.

● Шины-отходы: изношенные шины, уже непригодные ни для утилизации, ни для восстановления.

Рис. 5.68. Сбор изношенных шин на предприятии
по переработке старых автомобилей, Австрия

Переработка

Повторное или дальнейшее использование

На повторное использование направляются только шины с сохранившимся рисунком протектора. На них имеется большой спрос со стороны стран с более низкими требованиями. Возможности повторного использования весьма многообразны:

● в сельском хозяйстве: как груз для придавливания укрытия кагата;

● в порту: как амортизатор для стенок судов;

● в землеустройстве: для защиты земляных дамб и склонов от эрозии;

● в защите берегов: как волнорезы;

● в рыбном промысле: в качестве искусственного рифа для рыбоводства.

У всех этих возможностей используются длительный срок службы и хорошая эластичность шин.

Восстановительный ремонт

Восстановительному ремонту подлежат шины с исправным каркасом. Принципиально этому процессу могут подвергаться все шины. По соображениям безопасности шины легковых автомобилей рекомендуется восстанавливать всего один раз, у шин для грузовых автомобилей эта операция возможна до трех раз. При помощи специальных методов измерения и испытания обеспечивается восстановление только полностью исправных шин. При исправном каркасе снимается изношенный протектор и накладывается новый. Для этого существуют два способа:

● способ горячего восстановления;

● метод холодного восстановления.

При восстановлении шины легкового автомобиля требуются около 2–3 кг новой резиновой массы, для шины грузового автомобиля –
16–20 кг. Энергопотребление примерно в три разе меньше, чем при производстве новой шины.

Термическая утилизация

Теплотворная способность изношенных шин (Hu) лежит в пределах от 26 до 32 МДж на тонну. Таким образом, они очень хорошо подходят в качестве топливозаменителя. Они могут применяться на цементных заводах, бумажных фабриках и электростанциях.В настоящее время как в Европе, так и во многих неевропейских странах термическая утилизация является одним из важнейших способов переработки изношенных шин.

На электростанциях, работающих на угольном топливе, добавление изношенных шин к основному топливу также возможно, но из-за необходимого предварительного измельчения этот вариант вызывает большие затраты и во многих случаях нерентабелен.

Другой возможностью термической утилизации является пиролиз. Получаемый газ можно использовать как энергоноситель и к тому же в большинстве случаев сжигать прямо на пиролизной установке. Жидкий продукт пиролиза может быть использован как сырье для получения различной продукции или как энергоноситель или топливо. Стальной скрап направляется в металлургию. Возможными альтернативами являются также гидрирование и газификация, но они пока еще нерентабельны.

Захоронение на полигоне

Захоронение изношенных шин на полигонах не является подходящим решением. Наряду с существованием запрета на захоронение в многочисленных странах, в том числе ЕС, имеется высокий риск загрязнения окружающей среды при возгорании.

Интерес в экологическом плане представляют возможности по материальной утилизации.

Наряду с уже упомянутым восстановлением возможна утилизация с получением резинового гранулята и резиновой крошки. Соответствующий процесс переработки состоит из нижеследующих стадий.

● Гранулирование

Первой операцией до измельчения шин является обрезка их бортов. Эта операция особенно важна в случае шин грузовых автомобилей, потому что их толстые стальные борта (до 25 мм) вызвали бы большой износ последующих машин. Специально разработанная для этой цели техника «Debeader» (борторезка) одновременно вытягивает оба борта и удаляет боковины. Затем обрезанные куски шины измельчают до размера зерен ок. 50 мм. Для этого применяются почти исключительно
тихоходные двухвалковые измельчители. Для получения требуемой зернистости проводится грохочение измельченного материала и грубая фракция возвращается на доизмельчение. Для грохочения применяются барабанные, дисковые или вибрационные сита. Для последующего доизмельчения существуют два способа.

● Теплое измельчение

Этот способ называется теплым измельчением, потому что процесс проходит при комнатной температуре. Мельницы охлаждаются только для отвода тепла трения. Этот способ позволяет получать материал с размером частиц до 800 мкм.

● Холодное измельчение

При холодном измельчении предварительно измельченные кусочки шины охлаждаются жидким азотом до температуры минус 100 °C. Получаемые после размола частицы имеют гладкую поверхность, так что в смесях они имеют меньшее механическое сцепление, чем в случае теплого измельчения. Кроме того, обеспечивается возможность получения частиц гораздо меньших размеров, что существенно увеличивает возможности применения резинового гранулята или же резиновой муки.

В обоих способах применяются мельницы уникальной конструкции, специально разработанные для получения резинового гранулята. Получаемые грануляты и тонкомолотые продукты могут применяться, среди прочего, в производстве новых шин. По соображениям безопасности имеются ограничения по допускаемому количеству тонкомолотой добавки (в Германии не более 1,5 % вес.). Большие количества могут применяться в продуктах, к которым не предъявляются особые физические или химические требования (половой настил, подложка ковров, «лежачие полицейские»).

● Девулканизация/деполимеризация

Следующим шагом после размола может быть девулканизация резиновых частиц. Наиболее широко применяемым методом является механическая девулканизация, при которой производится интенсивная механическая обработка изношенной резины с первоочередной целью разложения соединений серы.

Новым способом деполимеризации является процесс FORMEX. Благодаря специальному режиму процесса почти полностью предотвращается образование вредных веществ. Получаемая сажа FORMEX может повторно применяться в резиновом производстве. При этом способе изношенные шины предварительно измельчаются в шредере. По шлюзовой системе измельченный в шредере материал подается в реактор. За счет специального ведения процесса и соответствующей конфигурации установки обеспечивается исключение кислорода воздуха в реакционной
зоне. Деполимеризация протекает в жидкой оловянной ванне при температуре ниже 500 °C. Благодаря низкой температуре обеспечивается возможность постоянного времени пребывания твердого материала в реакционной зоне. При этом образуются газы и масляные продукты, собираемые соответственно в газгольдере или резервуаре. Твердые продукты подвергаются дальнейшей переработке на стадии обработки твердого материала. Стальной корд выделяется в магнитном сепараторе. В сите типа «пьяной бочки» отсеиваются текстильные составляющие. Смесь из сажи и твердого материала измельчается в струйной мельнице до размера частиц меньше 40 мкм. При этом процессе 99 % продуктов утилизации пригодны для повторного применения (рис. 5.69) [27].

Рис. 5.69. Резиновая крошка и напольное покрытие из резиновой плитки

● Применение гранулята

1) порошковая резина с размерами частиц от 0,2 до 0,45 мм используется в качестве добавки (5…20 %) 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;

2) 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;

3) порошковая резина с размерами частиц от 0,5 до 1,0 мм применяется в качестве добавки для модификации нефтяного битума в асфальтобетонных смесях и отличается высоким сцеплением с шиной, долговечностью и шумопоглощением.

Резиновый гранулят может применяться, наряду с повторным использованием в шинной промышленности, также в садоводстве, оформлении ландшафтов и дорожном строительстве.

В целях противодействия уплотнению почвы резиновая крошка может добавляться также в почвенные субстраты (в количестве от 10 до 15 %). Этот вариант используется сегодня при устройстве площадок для игры в футбол или гольф, а также в общественных парках. Необходимо отметить, что нет никакой опасности выделения опасных веществ из резиновой крошки. Кроме того, резиновый гранулят очень хорошо может применяться в качестве сорбента для масляных продуктов как на дорогах, так и в водоемах. Преимуществами являются плавучесть материала, связывание только нефтепродукта, а не воды, и легко осуществляемое сжигание использованной резиновой крошки [27].