Магистрант Мереке Таншолпан

Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Қазақстан, Астана

Резина қалдықтарын қолдану арқылы құрылыс материалдарының қасиеттерін өзгерту

Қазіргі кезде әлемдік деңгейде өндірістік қалдықтарды жою, шикізаттарды ұтымды пайдалану мәселесі жүйелі зерттеулер мен ғылыми ізденістер қажет ететін маңызды мәселе болып табылады. Қоршаған ортадағы физикалық-химиялық қасиеттеріне қарай қалдықтар әртүрлі болады. Соның ішінде олардың биологиялық ыдырау қасиетіне байланысты топтастырылуы ерекше назар аударатын нәрсе, себебі олар жүздеген жылдар бойы мүлде ыдырамай өз қалпын сақтап тұра береді. Бұл заттардың негізін көлік шиналары мен резинатехникалық бұйымдар деп аталатын полимерлердің орны ерекше.

Дүние жүзінде жыл сайын автокөлік санының еселеп артуына байланысты, қолданыстан шыққан шиналардың саны да жыл сайын арта түсуде. Жыл сайын әлемде бірнеше бірнеше млрд. шина қолданыстан шығатынын ескерсек, оның іске асырылатыны 20%-дан аспайды. Қазақстанда да соңғы кезде автокөлік санының өсу қарқыны жоғарыда екені белгілі, сондықтан біздің елде де шиналарды жою мәселесі алдыңғы қатардағы мәселеге айналып отыр.

Осы орайда Астана қаласында да біршама жұмыстар қолға алынып жатырғаны белгілі, атап айтқанда көлік шиналарын пайдаға асыру және қайта өңдеу бойынша игі істер бастамасы. Астана аумағынан 10 мың тоннадан астам шина пайдаға асырылды. «..қазір шикізат пен өнім сатып алу бойынша белсенді жұмыстар жүргізіліп жатыр», - деді «Қазақстанның инвестициялық қоры» АҚ төрағасының орынбасары Д. Ибрашев. 2030 жылға дейін Қазақстандағы көлік шиналарын пайдаға асыру және қайта өңдеу деңгейін 50% жеткізбек. Сонымен қатар, кәсіпорын Еуропада да қолданылатын асфальтбетон қоспаларының модификаторы сынды инновациялық өнімімен «ЭКСПО-2017» халықаралық көрмесінде Астана қаласын таныстырмақ.

Қазір қолданыстан шыққан шиналарды қайта өңдеудің термиялық, пиролиздік, механикалық ұнтақтау әдістері қолданылады. Шиналарды өрттеу арқылы жойған кезде қоршаған ортаға көп мөлшерде канцорогенді заттар бөліп шығаратын зиянды газдар тарайды. Сондықтан шиналарды өртеу тиімді әдіс емес. Ал шиналарды қайта өңдеу экономикалық тұрғыдан қараған да едәуір тиімді болып табылады, себебі шинаның құрамына кіретін мұнай, техникалық көміртек, тальк, каолин және басқа да көптеген ингредиенттер секілді шикізат ресурстарын қолдануды азайтуға мүмкіндік туады. Қолданыстан шыққан шиналардан алынған резина түйіршіктерін қолдану – ресурс сақтау мәселелерін шешудің бірден бір тиімді жолы [1].

Қолданыстан шыққан шиналарды қайта өңдеу кезінде алынатын өнімдердің бірі регенерат деп аталады. Шина өндіру кезінде регенератты қолдану арқылы 0,4 т каучукті үнемдеуге болады. Регенератты шина өндірісінде толықтырғыш ингредиенттер ретінде, жерге төселетін төсенімдер ретінде, резиналы шатыр жабындысы мен басқа да көптеген құрылыс материалдарын жасау кезінде қолдануға болады.

Шинаны өңдеу кезінде алынған резина түйіршіктерін полимерлермен араластыра отырып гидро-және дыбысизолияциялық материалдарды алуға, ал асфальтпен араластыра отырып жол төсемдері ретінде қолдануға болады. Соңғы кезде амортизациялық доңғалдақтары термиялық ыдыратып, отандық май, газ және күйе алатын технологиялар да ұсынылуда.

ТМД елдерінде қолданыстан шыққан шиналарды қайта өңдеудің негізгі бағыты регенераттар мен гироизолиялық құрылыс материалдарын алу және асфальтты резиналы бетонды төсемдерді өндіру болып табылады. Резина түйіршіктері ЖЭБ үшін отын ретінде қолданыс тапқан. Сонымен қатар ол спорт нысандары мен жабындыларын жасағанда, жол құрылысында қолданылған [2]. Кейбір зерттеушілер резиналық түйіршіктер сорбциялық материалдар ретінде де қолдануға болатынын алға тартады4. Ұнтақталған вулканизаттарды құрамында фосфоры бар реагенттермен беттік түрлендіру арқылы жаңа материалдарды алуға болады. Бұл сынап пен анилин иондары сорбициялайтын материалдар алуға болатынын көрсетті [3].

Гидрогенизация процесінің нәтижесінде жоғары молекулалық қосылыстар түріндегі құрамы күрделі полимер - әртүрлі құрылысты көмірсутектерге бай сұйық өнімдерге айналады. Бұл процесс барысында көптеген химиялық реакция лар жүреді (резинаның деструкциясы, сутек доноры арқылы молекуланы тұрақтандыру және т.б.). Түзілетін радикалды фрагменттерге сутекті қосу катализатор есебінен жүзеге асырылады да, мақсатты өнімдер тұрақты күйге айналады. Сондықтан тозған шинаның гидрогенизациясын катализаторсыз және катализатор (калий иодаты) қатысында жүргізіледі. Екі жағдайда да процестің температурасы 423-693 К аралығында, автопокрышка: пастатүзгіш (АП:ПТ) арақатынасы -1:1 ден 1:2 тең, гидрлеу реакциясының уақыты 60 минут. Қолданылатын (изношенных) автопокрышкаларды каталитикалық өңдеу нәтижесінде көміртек газдары және фракциялар түзілген атмосфералық қысымда айдалған 180⁰С-320⁰С температурада қайнайтын (түссіз аз тұтқырлы сұйықтық) біріншілік өнімдер және ұнтақ түрінде техникалық көміртек алынады. Сұйық өнімдердің шығынына процестің температурасы айтарлықтай әсер ететіні анықталды. Өнімнің максималды шығыны 400^оС орындалады, ал температураның бұдан әрі жоғарылағаны бүтін өнімнің шығынына әсері жоқ деуге болады [3].

Гидрлеу реакциясының ұстау уақыты − процестің жүру тереңдігін анықтайтын маңызды факторлардың бірі болып саналады. Реакцияның ұстау уақыты әсіресе процесті өндірістік жағдайда жүргізгенде аса маңызды болып саналады.

Гидрогендеу процесінің уақытын 15-60 минут аралығында ұзарту эксперимент жағдайында сұйық өнімдердің шығымына әсер етеді. Реакцияның ұстау уақытын жоғарлату газды өнімдердің мөлшерін жоғарлатып, қатты өнімдердің шығымын төмендетеді. Нәтижесінде сұйық өнімдердің жалпы шығымы төмендейді.

Қоспадағы пастатүзгіш үлесін 1:1, 1:2, 2:1-ге жоғарылату сұйық өнімдердің шығымына айтарлықтай әсер етпейді. Бұл резиналы шинаны гидрогендеу үшін, бірдей мөлшердегі пастатүзгіш құрамындағы сутектің жеткілікті түрде болуына байланысты. Сонымен қатар, шинаны пастатүзгішпен бірге өңдеу шина қалдықтарын реакторға жіберілу мәселесін

шешеді. Шинаны гидрогендеу процесі молекулярлы сутегімен емес, сутектің аралық сұйық шиналық өнім молекулаларынан шинаның органикалық массасына ауысу жолымен жүзеге асады. Негізінен, катализатор еріткіштің шығындалған Н-донорлы қасиеттерін қайта қалпына келтіреді.

Қолданыстан қалған автокөлік шиналары мен резина қалдықтарын каталитикалық гидрогенизациялау барысында сұйық өнімнің түзілуіне температура әсер етеді.

Резина қалдықтарынан алынған сұйық дистилляттар қайнау температурасы жоғарылаған сайын тығыздығы және шағылысу көрсеткіштері өседі. Ол жоғары қайнау фракцияларында ауыр көмірсутектердің және шайыр тәрізді заттардың болуымен түсіндіріледі. Сұйық дистилляттарда каталистік өңдеуден кейін күкірт мөлшері 3%-дан 2,182 %-ға дейін төмендеді. Қату температурасы мұнай фракция көрсеткіштерімен салыстырғанда шамамен бірдей [4].

Осылайша, алынған моторлы отын физикалық-химиялық көрсеткіштері бойынша мұнайдан алынған аналогтан кем емес, сонымен қатарға, оны дәстүрлі мұнай фракцияларымен бірге қолдануға болады. Сонымен қатар, тозған автомобильдік шиналардың технологиялық тәртібін ықшамдау және каталитикалық қайта өңдеуге арналған катализаторларды іріктеп алуы үшін өткізілген зерттеулер өте маңызды болап табылады және оларды ысырапсыз өңдеу технологиясын пайдалану жоспарланған [4].

Зерттеу жүргізген отандық және шетелдік авторлар, қондырғы эксплуатациядан шыққан шиналарды екіншілік қолдануға және қайта өңдеуге болатындығын, бұл экономикалық және экологиялық жағынан маңызды орын алатындығын дәлелдеп отыр.

Полимерқұрамдас қалдықтардың жоғары тоннажды өнімдерінен тұратын тозған шиналар іс жүзінде табиғаттың әсерінен ыдырамайды.

Қорыта келгенде, қолданыстан шыққан шиналар құнды полимерлік шикізат болып табылады. 1 т шинадан алынатын 700 кг резинаны қайта өңдеу арқылы өндіріске қажетті отын ретінде қолдануға, құрылыс материалдарына арналған резинатехникалық бұйымдар мен материалдар алуға болатыны дәлелденіп отыр.

Әдебиеттер:

1. Бішімбаев В.К., Есіркепова М.М., Бахов Ж.К., Сақыбаева С.Ә., Байтілесова П.Е. Қалдық шиналар мен резиналарды механикалық қайта өңдеу.// Вестник национальной Академии наук Республики Казахстан. 2009. № 3.

2. Использование вторичного сырья и отходов в производстве (отечественный и зарубежный опыт, эффективность и тенденции./ Под ред. Ксинтариса В.Н. и Рекитара Я.А. –М.: Экономика, 1983, -168 с.

3. Байқуатова К.Ш. Вторичное сырье – эффективный резерв материальных ресурсов. –Алма-ата: Казахстан, 1982, - 152 с.

4. Алданов А. А. Тозған автошиналарды каталитикалық гидрогендеу әдісі арқылы утилизациялау. 2012.