CC BY
13ОСОБЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК
(SPECIAL AREAS OF TECHNICAL SCIENCES)
УДК 54
Сущеня Р.В.
магистрант
Московский государственный технический университет «Станкин»
(г. Москва, Россия)
СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПОКРЫШЕК И ИХ ОСОБЕННОСТИ
Аннотация: в работе рассмотрены различные способы утилизации отработанных автомобильных покрышек. Изучены способы функционирования различных методов утилизации, а также их особенности, преимущества и недостатки.
Ключевые слова: загрязнение, экология, легковые автомобили, утилизация, покрышки.
Переработка автомобильных шин имеет большое значение, так как они содержат в себе множество вторичных материалов, таких как резина (60%), металл (18%) и текстильный корд (29%). В Европейских странах сбор на переработку шин включается в стоимость продажи, что позволяет финансировать предприятия, занимающиеся переработкой. В то же время, в России, покупая импортные шины, мы также оплачиваем сбор на переработку, который взимается в стране-производителе. Но в стоимость отечественных шин данный сбор не включается.
Рис. 1 Общая схема структуры автомобильной покрышки
Самым распространенным способом переработки шин является механическое дробление. Этот процесс начинается с удаления бортовых колец, которые могут быть переработаны отдельно. Затем шина разрезается на 4 части и передается на механическую линию дробления.
На этой линии происходит разрушение шин на куски при помощи валковых дробилок. Куски шин, полученные в результате дробления, имеют длину от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров.
После дробления происходит отделение резины от корда. Это делается путем сортировки полученных кусков шин на вибрационных ситах и магнитных сепараторах. В результате отделенная резина попадает на следующий этап производства - измельчение.
Измельчение резины происходит на мельницах или грануляторах. В результате получается резиновая крошка размером от 0,5 до 4 мм. Крошка обладает хорошей эластичностью и может использоваться в производстве различных изделий из резины, таких как коврики, покрытия для спортивных площадок, амортизаторы для дорожных знаков и многие другие.
Рис. 2 Общая схема производственной линии по переработке покрышек
Однако недостатком механического дробления является "лохматая" форма частиц, которая усиливает процесс оксидации. Это может привести к тому, что крошка резины быстро разрушится и не сможет использоваться в длительной эксплуатации.
При механическом дроблении нет возможности полностью очистить металлической корд, который содержится в покрышках. Из-за этого невозможно повторное использование, поэтому металлический корд утилизируется просто как металлический лом.
Достоинством механического дробления является то, что у данного метода низкое энергопотребление и невысокая себестоимость, что делает его привлекательным для многих предприятий, которые на промышленном уровне занимаются переработкой шин.
Еще одним методом является водоструйный метод. Он считается одним из наиболее перспективных методов, так как позволяет получить высококачественные материалы из резины. В общем смысле, покрышке разрезается на несколько частей, которые потом подвергаются воздействию водой под высоким давлением.
Изначально покрышка помещается в специальный аппарат. Внутри аппарата она сжимается, а далее, находящийся в аппарате насос, способный подавать воду под высоким давлением, которая режет покрышку на несколько частей, которые потом можно использовать в дальнейшей переработке.
У данного метода есть следующие преимущества:
• Водоструйный методпозволяет получать более качественные материалы, нежели механический метод дробления.
• Водоструйный методне загрязняет окружающую среду и не производит шума.
• При использовании водоструйного метода возможно перерабатывать покрышки различных типов и размеров, в том числе и большие шины.
К недостаткам водоструйного метода можно отнести:
• Метод требует больших затрат на энергию и воду, что несколько снижает экономическую эффективность процесса.
• В процессе разрезания покрышек на части возможно выделение бензопиренов и диоксинов, которые могут негативно влиять на окружающую среду.
В итоге водоструйный метод утилизации покрышек является одним из наиболее перспективных методов, который позволяет получать
высококачественные материалы из резины. Также он позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду. В настоящее время этот метод активно используется в различных странах мира, в том числе и в России.
Низкотемпературный пиролиз автомобильных покрышек — это процесс переработки шинных отходов при помощи термического разложения в отсутствие кислорода при температуре 400-500 градусов Цельсия.
Отработанные покрышки помещают в специальную реакторную камеру, где их нагревают до 400-500 градусов Цельсия. Из-за этого происходит расщепление макромолекул каучука, что приводит к образованию газов и жидких углеводородов, которые в дальнейшем конденсируются. Эти два вещества можно использовать как топливо или как химическое сырье.
Преимуществами этого метода можно считать:
• Не требуется разделение покрышки на отдельные компоненты
• В процессе не образуется вторичных отходов
• В отличие от сжигания покрышек, в процессе низкотемпературного пиролиза не выделяются вредные вещества, такие как диоксины.
• Использование полученного топлива и химического сырья является экономически выгодным и позволяет уменьшить зависимость от нефти и других ископаемых ресурсов.
Недостатками данного метода можно считать:
• Требует значительных затрат на оборудование и энергию для поддержания оптимальных температур и давлений.
• Процесс пиролиза может быть более эффективным только при определенных условиях, что требует большого количества научных исследований и опытных работ.
Криогенная технология утилизации покрышек — это процесс переработки шинных отходов при использовании криогенных (очень низких) температур. Эта технология основывается на принципе изменения состояния
материала в результате его охлаждения до температур, при которых он становится хрупким и легко измельчается на частицы нужного размера.
Отработанные покрышки помещают в камеру с жидким азотом или другим криогенным газом, который способен охладить покрышки до тех температур,
при которых они становятся хрупкими. Далее покрышки измельчаются до частиц нужного размера. Полученная резиновая крошка может быть использована как вторичное сырье.
Преимуществами этого метода можно считать:
• Отсутствует выделение каких-либо вредных веществ в окружающую
среду;
• Полученная резиновая крошка высокого качества, которую можно использовать в различных областях, например, производство резиновых изделий, асфальта и других продуктов.
Недостатками данного метода можно считать:
• Требует значительных затрат на оборудование и криогенные газы, а также их хранение, что делает данный метод более дорогостоящим нежели другие технологии переработки.
Бародеструкция — это процесс разрушения материала под высоким давлением, в котором используются барические ячейки.
Бародеструкция начинается с помещения покрышки в специальную камеру, где покрышку подвергают давлению в несколько тысяч бар. Высокое давление приводит к тому, что резина разлагается на молекулярном уровне и превращается в углерод, водород и метан. Также образуется маслянистая жидкость, которую в дальнейшем можно будет использовать в качестве топлива.
Преимуществами этого метода можно считать:
• Отсутствует выделение каких-либо вредных веществ в окружающую
среду;
• Полученная в результате метода маслянистая жидкость может быть использована в различных отраслях промышленности, что делает ее крайне ценным сырьем.
Недостатками данного метода можно считать:
• Требует значительных затрат на оборудование для проведения;
• Метод не обладает высокой производительность, что ограничивает его применение в масштабных проектах переработки покрышек.
Однако, бародеструкция является многообещающим методом переработки автомобильных покрышек, и многие компании по всему миру уже начали экспериментировать с этой технологией.
Взрывоциркулярная технология переработки покрышек — это процесс, в котором покрышки разрушаются с помощью взрыва и затем используются для производства других материалов. Этот метод рециклинга шин основан на применении шаровых мельниц и взрывных камер.
Сначала покрышки помещаются в шаровую мельницу, которая дробит из на более мелкие части. После чего полученный материал помещается в специальную камеру, в которой подвергается взрыву, в которой при высоком давлении и температуре происходит физическое и химическое разложение резины на мелкие молекулы.
Преимуществами этого метода можно считать:
• В результате использования метода есть возможность извлечь металлические фрагменты покрышек, например металлический корд, чтобы в дальнейшем его использовать;
• Общее количество отходов от переработанной покрышки является небольшим, так как покрышка полностью разрушается на мелкие фрагменты.
Недостатками данного метода можно считать:
• Требует значительных затрат на оборудование для проведения;
• Высокий уровень шума;
• Возможность загрязнения окружающей среды.
Взрывоциркулярная технология пока еще находится на стадии исследования и разработки, и ее широкое применение требует дополнительных исследований и совершенствований технологических процессов.
Озонная технология переработки покрышек — это инновационный метод, который использует озон в качестве основной рабочей среды для расщепления молекул резины на меньшие компоненты. Этот процесс называется озонолизом.
Для использования метода необходимо поместить отработанную покрышку в специальный реактор, где покрышки подвергаются обработке озон, при определенной температуре и давлении. В результате покрышка расщепляется на различные компоненты:
• Газы;
• Масла;
• Углеводород;
• И другие материалы.
Эти компоненты могут быть использованы для производства различных продуктов, таких как топливо, смазочные материалы, углеродные нанотрубки и многое другое.
Преимуществами этого метода можно считать:
• Технология экологически чистая, так как сам озон, это экологически чистый газ;
• Может быть использован для переработки новых и использованных покрышек;
• Метод не требует большого количества энергии, поскольку процесс основан на использовании озона, который генерируется электрическими разрядами.
Недостатками данного метода можно считать:
• Целесообразность и эффективность метода пока не изучены;
• Требует значительных затрат на оборудование для проведения;
• Озон является опасным газом, поэтому его производство, обработка и хранение требует соответствующих мер безопасности.
Биологическое разложение покрышек является еще одним способом утилизации, хотя и не слишком распространенным. Этот метод заключается в использовании специальных бактерий, которые способны разлагать резину на компоненты, из которых она состоит. Однако, данный метод является достаточно медленным и требует особых условий, например, высокой влажности и определенной температуры, для эффективного применения.
Существуют определенные виды бактерий, которые могут использоваться для биологического разложения покрышек. Однако, такой подход требует выделения и культивирования бактерий, что также не является простой задачей.
Кроме того, при биологическом разложении покрышек могут выделяться определенные газы, такие как метан и углекислый газ, которые могут быть опасными для окружающей среды. Поэтому данный метод утилизации требует дополнительных мер для контроля и утилизации этих газов.
Таким образом, биологическое разложение покрышек является возможным способом утилизации, однако требует особых условий и дополнительных мер для обеспечения безопасности и эффективности процесса. В настоящее время данный метод не является основным способом утилизации покрышек и рассматривается как альтернативный подход.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Плакиткина Л.С. Анализ развития угольной промышленности в основных странах мира // Горная промышленность. 2011. № 2 (96). С. 18-22.
2. Ревазов А.М., Бурчаков В.А. Актуальные проблемы развития угольной промышленности России // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011. № 5. С. 302-305.
3. Единая межведомственная информационно-статистическая система, официальный сайт [Электронный ресурс]. URL: http://fedstat.ru/ (дата обращения: 31.05.14).
4. Федеральная служба государственной статистики Российской Федерации [Электронный ресурс]. URL: http://www.gks.ru/ (дата обращения: 31.05.14).
Sushchenya R.V.
Master's student Moscow State Technical University "Stankin" (Moscow, Russia)
MODERN METHODS OF RECYCLING CAR TIRES AND THEIR FEATURES
Abstract: the paper considers various ways of recycling used car tires. The ways of functioning of various methods of disposal, as well as their features, advantages and disadvantages are studied.
Keywords: pollution, ecology, passenger cars, recycling, tires.
