Д.т.н., проф. Микулёнок И.О., к.т.н., доц. Сокольский А.Л., Соколенко В.В.

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт», г. Киев, Украина

Основные методы утилизации
вышедших из употребления шин

Сегодня происходит заметное повышение роли вторичного сырья. Основанием этого явления является всё большие трудности с обеспечением промышленности материальными ресурсами и прогресс в создании эффективных технологий переработки промышленных и бытовых отходов. Избавление от отходов, в том числе и резиносодержащих, превращается в одну из главных социально-экономических и технических проблем развития производства [1, 2].

Одним из наиболее важных, а в ряде случаев просто незаменимых материалов является резина. Несмотря на многочисленные положительные качества, и особенно высокую эластичность в широком диапазоне температур, резиновые изделия во время их эксплуатации постепенно теряют потребительские свойства. Это касается практически всех изделий, изготовленных из любых резин, и в первую очередь автомобильных шин, доля которых среди изделий резинотехнической промышленности составляет приблизительно 60 %.

Современная шина представляет собой достаточно сложное изделие, в состав которого входят самые разнообразные материалы, обладающее значительной устойчивостью к механическим нагрузкам и воздействию окружающей среды. Высокие эксплуатационные характеристики шины в конце её жизненного цикла становятся серьёзным препятствием при необходимости её ликвидации.

В связи с непрерывным увеличением производства шин проблема эффективного использования изношенных шин с каждым годом приобретает всё большее экономическое и экологическое значение (в естественных условиях шины разлагаются не менее чем за 100 лет). При этом лишь в США ежегодно накапливается более 280 млн изношенных автошин.

Наиболее рациональным является продление срока службы использованных шин их восстановлением. Восстановлению подвергается протектор шины либо одновременно её протектор и боковина. Стоимость восстановления составляет, как правило, 40–55 % стоимости новой шины. Однако этот метод не решает основной проблемы утилизации окончательно утратившей потребительские свойства шины, а лишь несколько отодвигает этот момент.

В некоторых случаях изношенные шины могут быть использованы без их формоизменения, например, для создания волнорезов, искусственных рифов, предупредительных барьеров на скоростных автомагистралях, защиты гидротехнических сооружений, однако с экономической точки зрения наиболее эффективными способами являются такие, которые позволяют максимально использовать ценные свойства материалов, содержащихся в шинах, и в первую очередь – резины, поскольку в конце своего срока эксплуатации шина представляет собой совершенно уникальный вид утиля – практически вся она остаётся в первоначальном виде: ни ее состав, ни свойства почти не изменяются.

Наиболее простым, но и наиболее нецелесообразным методом обращения с шинами является их захоронение, которому подвергается более трёх четвертей от общего количества изношенных шин (рис. 1). Однако существенное увеличение количества участков под полигоны и свалки, а также отсутствие контроля за ними часто приводит к загрязнению воды, грунта и воздуха, возникновению пожаров, размножения грызунов и т.п. Основной недостаток захоронения отходов – это безвозвратные потери потенциально возобновляемых материалов, поэтому всё больше внимания уделяется методам утилизации.

Простейшим из химических методов утилизации резиносодержащих отходов является их сжигание, обусловленное достаточно высокой теплотой их сгорания. При этом наибольшего распространения сжигание шин получило в производстве цемента. Недостатками данного метода является значительное выделение углекислого газа (около 3700 м³ на одну тонну шин), а также возможность изменения цвета цемента в результате превращения стального корда сгоревших шин в оксид железа.

Рис. 1. Основные методы и пути использования резиносодержащих отходов

Одним из наиболее известных и целесообразных химических методов переработки является пиролиз, во время которого из резиносодержащих отходов получают газообразные, жидкие и твёрдые продукты, которые используют в качестве сырья во время производства асфальта, противокоррозионных покрытий, топлива и т.п.

К физико-химическим методам переработки шин в первую очередь относится регенерация – процесс разрушения пространственной сетки вулканизированной резины во время теплового, механического и химического воздействия на нее. После регенерации получают преимущественно пластический продукт, способный снова перерабатываться в изделия. В то же время регенерат не обеспечивает полного восстановления свойств исходного сырья.

Одними из наиболее распространённых методов переработки шин являются физические, к которым относят дробление и измельчение. Измельчённые шины непосредственно перерабатывают в различные изделия (шланги, коврики, плиты для покрытия полов), применяют в качестве наполнителя композиционных материалов, в качестве добавки в битумы для изготовления кровельных и мастичных материалов, а также в качестве примеси к топливу.

Добавление резиновой крошки в асфальтобетонные смеси в большинстве случаев приводит к положительному эффекту в течение непродолжительного времени, поскольку со временем частицы резины, запертые в структуре асфальта, постепенно разбухают и разрушают дорожное покрытие.

Анализ состояния проблемы утилизации использованных шин позволяет сделать вывод, что наиболее целесообразным является их переработка в дисперсные материалы, которые можно применить в качестве добавки к различным композиционным материалам и в качестве основного сырья для изготовления неответственных изделий. Однако для достижения успеха необходимо решить не столько проблему сбора и переработки шин, сколько проблему развития рынка сбыта продуктов их переработки.

Литература:

1. Мікульонок І. О. Основні методи використання гумовмісних відходів // Хімічна промисловість України. – 2011. – № 5. – С. 53–58.

2. Мікульонок І. О. Обладнання і процеси переробки термопластичних матеріалів з використанням вторинної сировини. – К. : ІВЦ „Видавництво «Політехніка»”, 2009. – 265 c.