Переработка отходов на основе резины (стр. 1 из 7). Переработка резины
Производство, применение и способы переработки резины и изготовленных из нее продуктов
Резина – эластичный полимерный материал, продукт переработки природного или синтетического изопренового или диенового каучука.
Преобразование каучука в резину происходит путем его вулканизации. При этом линейные молекулы полимера вступают в химическую реакцию с серой, между соседними молекулами образуются сульфидные мостики. Полимер приобретает пространственную структуру. За счет изменения структуры значительно повышаются эластичность, прочность, износоустойчивость и другие технологические характеристики материала.
Достижение наилучшего возможного сочетания механических и физических свойств в процессе изготовления резины известно как оптимум вулканизации.
Производство резины
Технологический процесс производства включает следующие этапы:
- образование вулканизационной сети,
- этап индукции,
- реверсию.
В зависимости от необходимых свойств конечного продукта в реакционную смесь вводят различные добавки: сажу, мел, пластификаторы, смягчители. Для улучшения эксплуатационных качеств готовых резиновых изделий в последнее время все чаще применяются органические добавки, в частности пероксиды и олигоэфиракрилаты.
Различают холодную и горячую вулканизацию. В производстве герметиков используется метод холодной вулканизации при температуре в пределах 20…30 градусов. Горячая вулканизация производится при температурах 140… 300 градусов.
В производстве резины применяются различные катализаторы, которые влияют не только на скорость реакции, но и на качество резины. Чаще всего в промышленности применяются тиазолы и замещенные сульфаниламиды. Сульфаниламиды обеспечивают монолитность изделия, тиазолы повышают устойчивость материала к термоокислительному старению.
Кроме холодной и горячей вулканизации существует способ под названием серная вулканизация, который применяется в производстве резины повышенной износостойкости для изготовления шин и некоторых видов обуви.
Отрасли применения резины
Примерно половина всего объема производства резины предназначается для изготовления шин. Остальное используется в качестве различных видов изоляции, для изготовления деталей различных машин и механизмов, в обувной промышленности, электротехнике, производстве медицинского оборудования, приборостроении и т. д.
Полезные изделия из переработанной резины
Опасность отходов
В процессе производства резины в атмосферу попадают оксиды серы, азота, углерода, частицы сажи, резорцин, этилен, формальдегид и ряд других агрессивных и токсичных соединений.
Не меньшую опасность представляют собой и отходы резины, например отслужившие 
автопокрышки, элементы изоляции и другие резинотехнические изделия. По мере нахождения на открытом воздухе резина постепенно разрушается, выделяя в окружающую среду летучие компоненты и тяжелые металлы.
В местах большого скопления отработанных автопокрышек интенсивно размножаются мышевидные грызуны и некоторые насекомые, которые поселяются в полостях шин. Эти животные являются разносчиками опасных заболеваний а также наносят прямой вред сельскохозяйственному производству и ряду сопредельных с ним отраслей промышленности. Наибольшее количество резиновых отходов есть не что иное, как изношенные шины, это наиболее крупнотоннажный и объемный мусор, поступающий на свалки мира.
Повховское месторождение — это одно из крупнейших центров добычи нефти в Западной Себири. Одним из самых перспективных направлений развития альтернативной энергетики являются волновые электростанции. Как они работают — читайте в этой статье.
Вы мечтаете переехать в Архангельск? Не спешите! Сначала узнайте о состоянии экологии этого города, прочитав статью по http://greenologia.ru/eko-problemy/goroda/ekologiya-arxangelska.html ссылке.
Способы утилизации резиновых изделий
В развитых странах все больше внимания уделяется разработке и совершенствованию технологий вторичного использования резиновых изделий, в частности, переработке покрышек.
Незначительно изношенные шины подвергаются ремонту путем восстановления протектора. Непригодные для ремонта изделия подлежат утилизации по различным технологиям, которые условно можно разделить на 3 группы:
- Методы, не влияющие на физико-химические свойства материала. Это прежде всего грубое дробление отслуживших изделий. Полученная крошка подлежит захоронению либо используется в качестве наполнителя для некоторых видов бетона, асфальта или как сырье для производства резиновой плитки и подобных материалов.
- Методы, приводящие к частичному разрушению пространственной структуры материала и частичной деструкции каучука, к которым относится получение шинного регенерата. Регенерат возвращается в цикл шинного производства и заменяет часть первичного сырья.
- Термические методы разрушения резины. К этой группе относят пиролиз и сжигание. Более прогрессивным методом термической утилизации является пиролиз, позволяющий получать из отходов резины тепловую и электрическую энергию, ценные компоненты для химической промышленности и минимизировать количество давление на окружающую среду.
Применение продуктов вторичной переработки резины в разных отраслях производства позволяет удешевить конечный продукт, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу, почву и воды, а также уменьшить энергоемкость основного производства.
greenologia.ru
Переработка отходов на основе резины
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Донской Государственный Технический Университет
Кафедра
«Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»
на тему: «Переработка отходов на основе резины»
Выполнила: ст. гр. ГИЭ-41
Проверила : доцент, к.х.н.
Дымникова О.В.
Ростов-на-Дону
2008 год
Содержание:
Введение
1. Методы переработки резиновых отходов
1.1. Физические методы переработки резиновых отходов
1.2. Низкотемпературная технология утилизации шин
1.3. Описание технологической линии переработки шин
1.4. Бародеструкционная технология переработки покрышек
1.5. Полностью механическая переработка шин
1.6. Новейшая технология переработки (утилизации) шин
1.7. Физико-химические методы переработки резиновых отходов
1.8. Возможные направления использования резиновой крошки
1.9. Описание технологической схемы установки
2. Расчетная часть.
2.1.Технический расчет основного аппарата.
2.2. Расчет вспомогательного оборудования
2.3. Стандарты безопасности
3. Технико-экономические показатели установки
Вывод
Список использованной литературы
Введение .
В курсовой работе рассматривается процесс переработки изношенных шин и получение мелкодисперсной крошки при помощи технологии Фирма “Турботехмаш» и "КОНСИТ-А". Фирма “Турботехмаш» и "КОНСИТ-А" предлагают экологически чистую технологическую линию по переработке изношенных шин с применением низкотемпературного охлаждения.
Проблема утилизации резиновых отходов остается актуальной, несмотря на совершенствование технологии производства новых изделий. Складирование и захоронение отходов полимеров экономически неэффективно и экологически небезопасно, так как при длительном хранении они могут выделять в окружающую среду вещества, способные привести к нарушению экологического равновесия. Кроме того, к моменту утраты резиновыми изделиями их эксплуатационных качеств собственно полимерный материал претерпевает весьма незначительные структурные изменения, что обусловливает возможность и даже необходимость их вторичной переработки.
Наиболее перспективным представляются способы переработки отходов резиновых изделий, связанные с их измельчением, так как химические методы, такие как пиролиз и сжигание приводят к уничтожению полимерной основы материала. Различные методы измельчения можно в зависимости от условий проведения процесса подразделить на криогенное измельчение и измельчение при положительных температурах. Несмотря на возможность получения тонкодисперсных порошков резин и малые энергозатраты на собственно процесс измельчения застеклованной резины, криогенная технология обладает весьма существенным недостатком, связанным с высокой стоимостью хладоагентов.
Предлагаемые в данной работе технологические процессы и оборудование для переработки изношенных шин и других видов промышленных и твердых бытовых полимерных отходов (отработанных изделий из резины, текстиля, кожи, древесины и других природных и синтетических полимеров) осуществляются при положительных температурах. Результаты исследования различных полимеров и композиций показали возможность получения из них порошков, коротких волокон и крошки различной степени дисперсности и применения их в качестве добавок (или основы) при изготовлении новых изделий.
Известно, что в области положительных температур при определенных скоростях деформации и сложном характере нагружения эластомеры разрушаются с небольшими затратами энергии, что связано с существенным снижением ориентационных эффектов. Это дало основание провести широкие исследования с целью определения соотношения энергии разрушения каучуков и резин в единичном акте и энергии, затрачиваемой на измельчение.
Проведенные исследования дали возможность обосновать выбор высокотемпературного скоростного режима деформации, при котором работа разрушения имеет минимальное значение. На основании полученных результатов определены оптимальные конструктивные и технологические параметры процессов измельчения.
Помимо технологических факторов значительное влияние на характеристики процесса оказывает тип измельчителя и его конструктивные параметры. Результаты исследования кинетики измельчения эластомеров в различных аппаратах позволили разработать математические модели процессов измельчения в аппаратах периодического и непрерывного действия и инженерные методы расчета производительности соответствующих аппаратов, выбрать эффективные области применения измельчителей для получения из различных эластомеров и композиционных материалов на их основе продуктов различной степени дисперсности, создать научные основы процессов механического измельчения эластомеров различной природы и определить пути применения данного процесса в резиновой промышленности.
Классификация резин в РФ.
Различают следующие основные группы и типы резин по назначению:
По группам:
Общего назначения, cпециального назначения, в том числе:
· теплостойкие,
· морозостойкие,
· маслобензостойкие,
· стойкие к действию химически агрессивных сред, в том числе стойкие к гидравлическим жидкостям,
· диэлектрические,
· электропроводящие, в том числе антистатические,
· магнитные,
· огнестойкие,
· радиационностойкие,
· вакуумные,
· фрикционные (износостойкие*),
· пищегого и медицинского назначения,
Для условий тропического и другого климата
По типам: получают также
· пористые, или губчатые
· цветные и прозрачные резины.
Состав резиновой смеси определяет свойства резинотехнических изделий (РТИ). Самым распространенным ссылочным документом на резиновые смести являются ТУ 381051082-86, описывающие, в частности, наиболее широко принятую классификацию резиновых товарных смесей:
Резиновые смеси выпускаются в невулканизированном виде вальцованными или калдандрованными:
- вальцованные - в виде листов размером (500х700) мм, толщиной от 6 до 10 мм, масса одного упаковочного места от 30 до 50 кг.;-каландрованные - в виде резинового полотна, намотанного в рулон: толщина каландрованного полотна - от 1,0 до 4,0 мм, ширина каландрованного полотна - от 500 до 1200 мм, масса рулона от 40до 60 кг.
Динамичный рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин. По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в 2000 году общий вес изношенных, но непереработанных шин достиг:
в Европе-2,5 млн тонн;
в США-2,8 млн тонн;
в Японии-1,0 млн тонн;
в России-1,0 млн тонн.
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:
· 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.
Вместе с тем, амортизированные автомобильные шины содержат в себе ценное сырье: каучук, металл, текстильный корд.
Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью, т.е. в место гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности - коммерческую переработку отходов.
Не менее перспективным методом борьбы с накоплением изношенных шин является продление срока их службы, путем восстановления.
1. Методы переработки резиновых отходов.
В настоящее время, все известные методы переработки шин можно разделить на две группы:
1. Физический метод переработки шин
2. Химический метод переработки шин
1.1. Физические методы переработки резиновых отходов
В настоящее время все большее значение приобретает направление использования отходов в виде дисперсных материалов. Наиболее полно первоначальная структура и свойства каучука и других полимеров, содержащихся в отходах, сохраняются при механическом измельчении.
Установление взаимосвязи между размерами частиц материала, их физико-химическими и механическими характеристиками и затратами энергии на измельчение и параметрами измельчающего оборудования необходимо для расчета измельчителей и определения оптимальных условий их эксплуатации.
Процесс измельчения, несмотря на кажущуюся простоту, очень сложный не только по определению характера, величины и направления нагрузок, но и по трудности количественного учета результатов разрушения.
Ниже представлена классификация имеющихся в настоящее время способов измельчения вторичных резин.
Способы измельчения вторичных резин
По температуре измельчения:
- При отрицательных температурах
- При положительных температурах
По механическому воздействию:
- Ударом
- Истиранием
- Сжатием
- Сжатием со сдвигом
- Резанием
Согласно данной классификации рассмотрим следующие технологии:
1.2. Низкотемпературная технология утилизации шин. Разработчик и поставщик оборудования ЗАО "ALMAS ENGINEERING"(Москва)
mirznanii.com
Классификация резиновых отходов и способов их переработки
Особенности химического строения эластомеров, заключающиеся в наличии длинных молекул с радикалами, которые образуют прочную трехмерную структуру с поперечными связями, а также сложность надмолекулярных структур эластомеров придают им уникальные свойства, делающие их незаменимыми материалами для современного машиностроения и других отраслей экономики.
В то же время именно эти свойства, в ряде случаев усугубляющиеся сложной конструкцией изделия (например, шин), являются основой значительных трудностей, связанных с утилизацией отработанных резиноподобных материалов.
Изделия из резины, благодаря уникальным свойствам этого материала (прежде всего способности к большим обратимым деформациям), применяются во всех отраслях промышленности. Их изготавливают путем вулканизации резиновых смесей, основой которых является каучук. Состав резиновых отходов может быть очень различным и зависит от ассортимента продукции, который включает резинотехнические изделия, обувь и шины. В зависимости от назначения резиновые изделия изготавливаются на основе различных каучуков, пластификаторов, наполнителей и других ингредиентов, а потому их смешение между собой не всегда целесообразно. Отходы резины образуются как в сфере производства резиновых изделий, так и в сфере их потребления, т. е. при эксплуатации.
Резинотехнические изделия могут содержать в своем составе в качестве арматуры текстильные материалы и металл. Промышленные отходы образуются на всех стадиях изготовления резиновых изделий. С точки зрения утилизации отходов принципиально важно, образовались ли они до вулканизации или после нее. Все резиносодержащие отходы можно классифицировать так, как изображено на рис. 9.14.
Рис. 9.14. Классификация резиносодержащих отходов
Резиновые отходы, образовавшиеся до стадии вулканизации, по свойствам мало отличаются от исходных резиновых смесей и могут возвращаться в производство без значительной обработки. Эти отходы являются ценным сырьем и перерабатываются непосредственно на тех предприятиях, где образуются. Они могут быть использованы в производстве шлангов для полива, резиновых ковриков, кровельных материалов, рукавиц, поддонов для пола салонов легковых автомобилей и других неответственных изделий технического назначения.
Из них также изготавливают резиновые плиты для животноводческих ферм. Содержание различных видов невулканизованных резиновых отходов в смеси для получения таких плит достигает 95 %(по массе).
Невулканизованные и частично вулканизованные резиновые отходы используют для изготовления шифера и кровли (соответственно волнистых и плоских листов).
Более сложно обстоит дело с переработкой вулканизованных резин, поскольку в отличие от других материалов они обладают высокой эластичностью, т. е. способностью к обратимым и высоким деформациям, что затрудняет их измельчение, являющееся первой стадией переработки практически любых твердых отходов. Несмотря на это, вулканизованные резиновые отходы также являются ценным вторичным сырьем, но требуют перед утилизацией тщательной обработки и подготовки.
Известные способы переработки вулканизованных резиносодержащих отходов можно разделить на химические, физико-химические и физические (рис. 9.15).
Рис. 9.15. Классификация способов утилизации отходов резин
Химические методы переработки приводят к необратимым химическим изменениям не только резины, но и веществ, ее составляющих (каучуков, мягчителей и т. д.). Эти методы осуществляются при высокой температуре, вследствие чего происходит деструктивное разрушение материала. К химическим методам относятся сжигание и пиролиз.
Несмотря на то, что химические методы переработки отходов резины позволяют получить ценные продукты и тепло, такая утилизация является недостаточно эффективной, поскольку она не позволяет сохранить исходные полимерные материалы.
Физико-химические методы переработки отходов, под которыми имеется в виду регенерация, осуществляемая различными способами, позволяют сохранить структуру сырья, использованного в процессе производства резины. При регенерации разрушается пространственная вулканизационная сетка за счет теплового, механического и химического воздействия на резину. Получаемый продукт — регенерат — обладает пластическими свойствами и используется при изготовлении резиновых смесей с целью замены каучука.
Физические методы переработки отходов представляют собой различные способы их измельчения с целью получения резиновой крошки (муки), наиболее полно сохраняющей свойства резины. Процесс измельчения резины достаточно сложен, поскольку, благодаря ее высоким эластическим свойствам, энергия, затрачиваемая на разрушение, расходуется в значительной степени на механические потери. Эффективность измельчения резины зависит от температуры и скорости приложения нагрузки. Если процесс измельчения происходит при температуре ниже температуры стеклования полимера, то его деформации невелики и разрушение носит хрупкий характер.
Наиболее крупными по габаритам, многотоннажными и сложными по составу отходами резины являются шины. Поэтому в дальнейшем способы переработки резиносодержащих отходов мы рассмотрим на примере изношенных шин.
Производство шин для авто-, мототехники, дорожных и строительных машин, колесных тракторов постоянно растет, а следовательно, непрерывно увеличиваются и отходы их потребления. При этом накопление изношенных шин происходит по всей территории нашей страны, включая отдаленные и плохо освоенные территории, где сбор и транспортировка шин к месту их утилизации являются дорогостоящими мероприятиями и практически неосуществимы. Несмотря на значительную рассредоточенность регионов накопления, шины являются основным источником сырья для получения вторичных материальных ресурсов, образующихся при переработке резиносодержащих отходов.
В этой связи следует упомянуть об опыте Японии, добившейся утилизации 75 % всех изношенных автопокрышек, в том числе 30 % используется для производства регенерата, 38 % — для получения тепловой энергии, 1 % — для производства восстановленных шин, остальное количество — для укрепления берегов и в дорожном строительстве без предварительной обработки.
- Комментарии к статье
- Вконтакте
ztbo.ru
