Реферат Использование и переработка изношенных автомобильных покрышек
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Дальневосточный государственный технический университет»
(ДВПИ им. В. В. Куйбышева)
Институт нефти и газа
Кафедра ООС
Использование и переработка изношенных автомобильных покрышек
Выполнил:
студент гр. Н-6271
Марусняк Н.Н.
Владивосток 2010
Содержание
Введение 3
Методы переработки резиновых отходов 6
Физические методы переработки резиновых отходов_ 6
Способы измельчения вторичных резин_ 7
Низкотемпературная технология утилизации шин_ 7
Описание технологической линии переработки шин_ 8
Бародеструкционная технология переработки покрышек_ 8
Восстановление шин_ 10
Новейшая физико-химическая технология переработки (утилизации ) шин_ 13
Возможные направления использования резиновой крошки_ 14
Вывод 16
Приложения_ 17
Приложение 1_ 17
Приложение 2_ 17
Приложение 2_ 22
Введение
По оценке мировых экспертов в области охраны природы, проблема мусора в последние годы выдвинулась среди прочих экологических проблем на первое место. Говоря об озоновых дырах, атомных электростанциях и глобальном потеплении, мы не замечаем, как к нам незаметно подкрадывается ещё одна опасность - погибнуть под горами мусора, создаваемого человечеством.
Человеку в процессе жизни свойственно оставлять за собой всевозможный мусор и различные отходы. За одну человеческую жизнь их скапливается очень много. В каждом доме образуется огромное количество ненужных материалов и изделий. Исследования показали, что состав городских твёрдых бытовых отходов примерно таков: бумага-41%, стекло-12%, платмассы-5%, резина и кожа-3%, пищевые отходы-21%, железо и его сплавы-10%, древесина-5% и др. Традиционно всё это выбрасывается. На протяжении многих лет количество ТБО неуклонно возрастает. Человек нарушает один из основных экологических законов - круговорот веществ в природе, вводя новые, чуждые природе вещества.
Проблема мусора была одной из важнейших экологических проблем больших городов. Но каждый день по дороге в школу я наблюдаю, что для нашего небольшого города эта проблема становится всё более острой.
Растущее количество отходов и нехватка средств их переработки характерны для многих городов. Проблема утилизации отходов усугубляется в основном потому, что большая часть товаров народного потребления обречена на кратковременную службу человеку.
В своем реферате я хочу рассказать об утилизации резиновых изделий, в частности об утилизации автомобильный шин.
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.
Динамичный рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин. В 2008 году в России этот показатель перевалил за отметку в 1.5 млн. тонн.
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
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:
Низкотемпературная технология утилизации шин
При низкотемпературной обработке изношенных шин дробление производится при температурах -60 град.С ... -90 град. 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. Но сложность его доставки, хранения, высокая стоимость и высокие энергозатраты на его производство являются основными причинами, сдерживающими в настоящее время внедрение низкотемпературной технологии. Для получения температур в диапазоне -80 град.С ... -120 град. С более эффективными являются турбохолодильные машины. В этом диапазоне температур применение турбохолодильных машин позволяет снизить себестоимость получения холода в 3-4 раза, а удельные энергозатраты в 2-3 раза по сравнению с применением жидкого азота.
Описание технологической линии переработки шин
Изношенные автомобильные шины подаются в машину для удаления бортовых колец. После этого шины поступают в шинорез и далее в ножевую роторную дробилку. Затем следует магнитный сепаратор и аэросепаратор. Для охлаждения порезанные и предварительно очищенные куски резины подаются в холодильную камеру, где охлаждаются до температуры -50 град.С...-90 град.С. Холодный воздух для охлаждения резины подается от генератора холода воздушной турбохолодильной машины. Далее охлажденная резина попадает в роторно-лопаточный измельчитель, откуда она направляется на повторную очистку в магнитный сепаратор и аэросепаратор, где отбирается резиновая крошка менее
Бародеструкционная технология переработки покрышек
Технология основана на явлении "псевдосжижения" резины при высоких давлениях и истечении её через отверстия специальной камеры. Резина и текстильный корд при этом отделяются от металлического корда и бортовых колец, измельчаются и выходят из отверстий в виде первичной резино-тканевой крошки, которая подвергается дальнейшей переработке: доизмельчению и сепарации. Металлокорд извлекается из камеры в виде спрессованного брикета. Производительность линии 6000 т/год. В настоящее время реализованы и успешно работают 2 перерабатывабщих завода: "Астор"(Пермь), ЛПЗ(Лениногорск,Татарстан)
Описание технологической линии
Автопокрышка подаётся под пресс для резки шин, где режется на фрагменты массой не более
В установке высокого давления шина загружается в рабочую камеру, где происходит экструзия резины в виде кусков размерами 20-
После установки высокого давления резинотканевая крошка и металл подаются в аппарат очистки брикетов для отделения металлокорда (поступает в контейнер) от резины и текстильного корда, выделение бортовых колец. Далее остальная масса подаётся в магнитный сепаратор, где улавливается основная часть брекерного металлокорда. Оставшаяся масса подаётся в роторную дробилку , где резина измельчается до
Далее вновь в кордоотделитель, где происходит отделение резины от текстильного корда и разделение резиновой крошки на две фракции:
менее
от 3 до
Отделившийся от резины текстильный корд поступает в контейнер.
В случае если резиновая крошка фракцией более
После измельчения вновь в кордоотделитель. Текстильный корд - в контейнер, а резиновая крошка - в вибросито, где происходит дальнейшее её разделение на три фракции:
I - от 0,3 до
II - от 1,0 до
III - свыше
Фракция резиновой крошки более
Восстановление шин
Само по себе шинное производство — одно из самых энергоемких — постоянно наращивает мощности. Уничтожение отработавших шин, пиролизом еще более энергоемко, а для сжигания 3-4 тыс. покрышек требуется такое же количество кислорода, какое поглощает небольшой европейский городок за месяц.
1/2 - таково соотношение продаж новых и восстановленных покрышек в странах Западной и Центральной Европы и Скандинавии.
Как это не покажется странным, но среди фирм, занимающихся восстановлением покрышек, лидируют шинные заводы.
Так компания Marangoni (Италия) кроме производства покрышек для грузовых и легковых автомобилей и автобусов выпускает оборудование и материалы не только для восстановления покрышек, но и для их безотходной утилизации.
Существует несколько технологий восстановления изношенного протектора. Наиболее распространены нарезка и горячая вулканизация специальной гладкой ленты с одновременным формированием рисунка (этот процесс был хорошо известен у нас в стране как «наварка»).
Однако, самые большие надежды и перспективы связаны на сегодняшний день именно с «холодной» (при температурах до 100С) вулканизацией с применением лент с заранее нанесенным рисунком. В большинстве случаев для этого используется лента, равная размерам основных типов покрышек. Однако та же Marangoni успешно реализует технологию восстановления покрышек с помощью готовых протекторов кольцеобразной формы. Специальный станок растягивает резиновое кольцо и надевает его на подготовленный бреккер.
Процесс восстановления
Процесс начинается с визуального контроля, в результате которого отсеиваются покрышки с видимыми дефектами. Затем следует проверка шины под давлением, после которой колесо поступает на участок, где с него снимаются остатки старого протектора.
После устранения мелких дефектов, вскрытых после снятия старого протектора, осуществляется процесс подготовки каркаса к обработке клеем. Затем наносится клей, в состав которого входят вещества, активизирующие процесс вулканизации, и прокладочная лента, по составу напоминающая сырую резину. После всех этих операций на шину накладывается протектор фирмы "Эллерброк".
Следующий этап - закладка колеса в оболочки, называемые энвелопами. Полученный "бутерброд" подается в автоклав, где при температуре чуть ниже +100С происходит "холодная вулканизация". На финишных же операциях осуществляется проверка покрышки под давлением и придание колесу товарного вида.
Достоинства и недостатки технологии
У данной технологии существует два существенных достоинства. Первое - возврат в эксплуатацию старых не нужных шин(отходов). Второе – цена таких шин будет на 15-25% ниже чем на новые аналоги.
Недостаток данной технологии заключается в том, что автопокрышка является не просто резиновым изделием. Это сложная конструкция состоящая из фрикционной резины, металлического каркаса(корда) и текстильного каркаса. В процессе эксплуатации изнашиваются не только фрикционная часть автошины, но и боковые её части( «старение» резины) и металлический корд(деформация).
По мнению экспертов использование восстановленных шин связанно с риском и оправданно только на коммерческом транспорте где годовые пробеги достигают более 100т. км/год.
В некоторых станах ЕС такие покрышки запрещены в эксплуатацию при осуществлении пассажирских перевозок.
Новейшая физико-химическая технология переработки (утилизации ) шин
Золотая медаль 26-го Международного салона изобретений, прошедшего весной 2000 года в Женеве, присуждена способу озонной переработки изношенных шин, предложенному группой российских ученых и инженеров. Суть технологии - в "продувании" озоном автомобильных покрышек, что приводит в полному их рассыпанию в мелкую крошку с отделением от металлического и текстильного корда.
При этом новая технология значительно экономнее всех существующих и, кроме того, абсолютно экологически безвредна - озон окисляет все вредные газообразные выбросы. В России созданы две опытные озонные установки, их суммарная производительность - около 4 тыс. тонн резиновой крошки в год.
Возможные направления использования резиновой крошки
· порошковая резина с размерами частиц от 0,2 до
· порошковая резина с размерами частиц до
· порошковую резину с размерами частиц до
· порошковая резина с размерами частиц от 0,5 до
Следует привести некоторые результаты исследования ее влияния на эксплуатационные свойства асфальтобетона. При исследовании изучалось влияние количество вводимой в асфальтобетонную смесь резиновой крошки по количеству и размерам частиц на трещиностойкость асфальтобетона и коэффициент сцепления колеса автомобиля с поверхностью проезжей части дороги.
1. Установлено, что применение резиновой крошки в асфальтобетоне в два раза повышает коэффициент сцепления на мокром покрытии. На сухом покрытии существенных изменений нет.
2. При использовании резиновой крошки от 0.1 до
3. При небольших размерах частиц крошка распределяется по массе асфальтобетонной смеси более равномерно повышая упругую деформацию при отрицательных температурах.
4. Объем дробленой резины в составе таких усовершенствованных покрытий yдолжен составлять около 2% от массы минерального материала, т.е. 60…70 тонн на
Такие порошки (размерами частиц от 0,5 до
Вывод
Утилизация непрерывно накапливаемых автомобильных, сельскохозяйственных и других видов шин – острая экологическая проблема в большинстве стран. Эти изделия не подвергаются естественному разложению, при сжигании они выделяют ядовитые сернистые соединения, складирование их создает дополнительные трудности:
· большие территории используются под свалки;
· на свалках возникают гнездовые места для грызунов и вредных насекомых – возбудителей и переносчиков опасных заболеваний;
· свалки старых шин являются пожароопасными областями;
· невозможность использования ценного материала, содержащегося в изношенных шинах, для производства новых товаров;
Анализ данных показал, 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. Но сложность его доставки, хранения, высокая стоимость и высокие энергозатраты на его производство являются основными причинами, сдерживающими в настоящее время внедрение низкотемпературной технологии.
Предлагаемые технологические линии позволяют перерабатывать шины как с текстильным, так и с металлическим кордом.
Также следует отметить высокую степень очистки: от металла – 0,01%, от текстиля – 0,1%.
Приложения
Приложение 1
Технологическая схема низкотемпературной переработки |
| 1. Машина для вырезки бортов, 2шт. Гремания 2. Дробилка двухвалковая ножевая. Германия 3. Дробилка роторная ножевая. Германия 4. Сепаратор магнитный 2шт. Украина 5. Сепаратор воздушный. Украина 6. Генератор холода. Россия 7. Холодильная камера. Россия | 8. Молотковая дробилка США 9. Отделитель текстиля. Украина 10. Электросепаратор. Украина 11. Вибросито. Россия 12. Бункер хранения готового продукта. Россия 13. Машина фасовочная . Россия |
Приложение 2
Предварительное измельчение
Подаваемые шины измельчаются на кусочки размером 50 х
Гранулирование
Здесь части покрышек измельчаются по бегунковому принципу на двух последовательно включенных прессах фирмы Каль с плоскими матрицами.
Подготовка железа
Отделенная железная фракция с помощью магнитной и просеивающей технике разделяется на соединения железа и резины и свободную железную проволоку. Соединения возвращаются на гранулирование. Цены на (сепарированную) проволоку со степенью чистоты > 97% достигают 100 € за тонну.
Возможности использования крупки из старых покрышек
Использование крупки из старых покрышек в спортивных сооружениях позволяет сберечь людей и материал.
Благодаря комбинированным плитам из крупки покрышек можно избежать тяжелых травм при падении на детских площадках.
Крупка из старых покрышек успешно используется при производстве принадлежностей для автомобильной промышленности. Так, например, даже и сложные фасонные детали можно изготавливать с добавлением крупки или, в зависимости от применения, полностью из крупки.
Приложение 2
Удивительные изделия из автомобильных покрышек
