Динамичный
рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному
накоплению изношенных автомобильных шин. Амортизированные автомобильные шины
содержат в себе ценное сырье: каучук, металл, текстильный корд. По данным
Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в 2000 году общий
вес изношенных, но непереработанных шин достиг [4].
- в Европе-2,5 млн. тонн;
- в США-2,8 млн. тонн;
- в Японии-1,0 млн. тонн;
- в России-1,0 млн. тонн.
Так в России,
в частности в Москве, ежегодно образуется более 70 тыс. тонн изношенных шин, в
Петербурге и Ленинградской области - более 50 тыс. тонн. Объем их переработки
методом измельчения не превышает 10%. Большая часть собираемых шин (20%)
используется как топливо. Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются
источником длительного загрязнения окружающей среды [1].
- 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.
- По
температуре измельчения: при отрицательных температурах и положительных температурах.
- По
механическому воздействию: ударом, истиранием, сжатием, сжатием со сдвигом и
резанием [3].
Согласно
данной классификации рассматривают следующие технологии. При низкотемпературной
обработке изношенных шин дробление производится при
температурах от -60°С до -90°С, когда резина находится в псевдохрупком
состоянии. Результаты экспериментов показали, что дробление при низких
температурах значительно уменьшает энергозатраты на дробление, улучшает
отделение металла и текстиля от резины, повышает выход резины. Во всех
известных установках для охлаждения резины используется жидкий азот. Необходимо
отметить, что сложность его доставки, хранения, высокая стоимость и высокие
энергозатраты на его производство являются основными причинами, сдерживающими в
настоящее время внедрение низкотемпературной технологии [5].
Для получения температур в диапазоне от
-80°С до -120°С предложена технология применения турбохолодильных машин. Данная
технология позволяет снизить себестоимость получения холода в 3-4 раза, а
удельные энергозатраты в 2-3 раза, по сравнению с применением жидкого азота, но
на сегодняшний день данная технология в производство не внедрена [3].
Кроме того, установлено, что при
измельчении эластичных термопластов, таких как полиамид, полиэтилен, пластифицированный
поливинилхлорид и др., а также отходов резинового производства
производительность измельчителей резко падает. Для измельчения таких материалов
применяют криогенную технику. Отходы охлаждают в среде жидкого азота, при этом
полимер переходит в стеклообразное состояние и становится хрупким, процесс
измельчения упрощается [1].
Однако, экономическая целесообразность
криогенного измельчения полимерных отходов по сравнению с измельчением при
нормальной температуре, но с использованием измельчителей специальных
конструкций, не доказана [6].
Таким образом, анализ литературных
источников показал, что проблема переработки полимеров синтетического
происхождения при отрицательных температурах является достаточно актуальной. Так
же использование измельчения в качестве переработки эластомеров синтетического
происхождения является перспективном, в связи с тем, что измельчению
подвергается только около 10 % использованной автомобильной резины.
Необходимо отметить, что в области
измельчения биополимеров, растительного происхождения на кафедре «Машины и
аппараты химических и пищевых производств» Оренбургского государственного
университета накоплен достаточно богатый опыт.
Кроме того, на кафедре «Машины и аппараты
химических и пищевых производств» проводятся исследования по криогенному
измельчению биополимеров растительного происхождения. В качестве измельчелей
использовались три различных типа измельчающих устройств, отличающихся способом
измельчения: вальцевый станок, роторная и молотковая дробилка. Измельчение
биополимеров растительного происхождения проводили при отрицательных
температурах, сопоставимых с температурами криогенного измельчения эластичных
термопластов и резинотехнических изделий, а именно от -100 до – 140 0С.
Исследования показали, что предварительная обработка при отрицательной
температуре позволяет измельчать биополимеры растительного происхождения при
меньших энергозатратах, и при этом не происходит снижение производительности
измельчителя. В ходе анализа полученных данных наиболее хорошие результаты
показали молотковая и роторная дробилки. На следующих этапах экспериментов нами
было решено измельчать эластомеры, полученные синтетическим путем.
Измельчению подвергали старые
автомобильные покрышки, резину от велосипедной камеры и т.д. Измельчаемую
резину охлаждали до температуры бытовой морозильной камеры. В качестве
измельчающего устройства было принято использовать современную конструкцию
молотковой дробилки Molot – 400/200 (ЗПО «ИНФЕЛ»).
Дробилка предназначена для тонкого измельчения различных видов материалов, как
растительного, так и минерального происхождения. Основные технические характеристики дробилки:
- производительность: 400 кг/час;
- потребляемая мощность: -2200 Вт;
- Частота вращения ротора: 2850 об/мин.
Измельчение в дробилке осуществляется при
помощи молотков, установленных на роторе. Молотки изготовлены из специальной
стали, толщиной до 12 мм, и имеют специфическую форму и каленные зубья. Толщина
молотков в базовой комплектации 3 мм, края закаленные. Всего в дробилке может
быть установлено до 48 молотков. Фракционирование продукта происходит через
сито, установленное на выходе.
Основной принцип работы дробилки заключается во вращении с высокой
скоростью ротора с молотками и пальцами и измельчению продукта. Сырье поступает
в рабочую камеру дробления через загрузочный бункер. Подача сырья
осуществляется непрерывно, либо периодически через некоторое время.
В ходе поискового эксперимента дробилка
эксплуатировалась в периодическом режиме. Это было связано с тем, что базовая
комплектация сит не предназначалась для измельчаемого нами вида сырья.
Поисковый эксперимент показал, что данную дробилку можно использовать для
измельчения эластомеров синтетического происхождения.
В результате экспериментальных
исследований было установлено, что при измельчении подвергнутых
предварительному охлаждению старых автомобильных покрышек и резины велосипедных
камер, можно получить достаточно неплохие результаты по измельчению полимеров.
Кроме того, было выяснено, что необходимо использовать в качестве измельчающих
рабочих органов модифицированную конструкцию молотков.
Для более эффективного проведения процесса
измельчения данного вида измельчаемого
сырья необходимо:
1. Использовать сита с отверстиями другого
диаметра относительно базовой комплектации.
2. Применение молотков конфигурации,
отличных от конструкции молотков, установленных на данной дробилке.
Таким образом, можно расширить диапазон
использования данной конструкции
дробилки, в частности для измельчения эластомеров синтетического происхождения,
подвергнутых заморозке до отрицательных температур.
Литература:
1. Бобович, Б. Б. Переработка
промышленных отходов // Учебное издание СП «Интермет Инжиниринг», 1999.
2. Графкина, М.В. Экология и экологическая
безопасность автомобиля / М.В. Графкина, В.А. Михайлов, К.С. Иванов // М.:
ФОРУМ, 2009.
3. Вещев, А.А. Утилизация изношенных
покрышек пневматических шин / А.А. Вещев, А.В. Проворо // Каучук и резина. –
2009. - № 4. – С. 37-40.
4. Луканин, В.Н. Промышленно-транспортная
экология // М: Высшая школа, 2001.
5. Тарасова, Т.Ф. Экологическое значение и
решение проблемы переработки изношенных автошин / Т.Ф. Тарасова, Д.И. Чапалда
// Вестник оренбургского государственного университета. – 2006. – Т. 2. № 2. –
С. 130-135.
6 Утилизация шин, переработка покрышек и
РТИ. [Электронный ресурс] // Основа Успеха», утилизации отработанных шин и РТИ. 2009 г. URL: www.utilrti.ru (дата обращения:10.02.2016).