Проблемы утилизация отработанных автомобильных шин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы утилизация отработанных автомобильных шин

Сулейманова А.Р.

ФГБОУ ВО Уральский государственный горный

университет Екатеринбург, Россия

В данной статье рассматривается проблема переработки автомобильных покрышек, поскольку эти вышедшие из употребления изделия накапливаются на местах эксплуатации и разлагаются более ста лет. Вывозимые на свалки или рассеянные на окружающих территориях шины становятся источником длительного загрязнения, вследствие высокой стойкости к воздействию внешних факторов окружающей среды. Такое явление представляет угрозу как экологии в целом, так и жизни и здоровью людей.

Ежегодный объем выбрасываемых шин в России более 1 миллиона тонн. Стоит учитывать, что в производстве автомобильных шин используются высококачественные каучук и резина, поэтому отработанные шины могут стать вторичным ресурсом.

Таким образом, проблема утилизации изношенных автопокрышек является весьма актуальной.

Объектом исследования являются изношенные автомобильные шины, являющиеся экологически опасными отходами, наносящими значительный вред окружающей среде.

В процессе исследования проведен анализ существующих методов утилизации автопокрышек, а так же обоснован выбор механического способа переработки, как наиболее эффективного и экологически безопасного среди существующих.

Ключевые слова: загрязнение окружающей среды, отходы, автомобильные покрышки, способы переработки шин, резиновая крошка.

The problem of recycling of waste tires

Suleymanova A.R., Ural state mining University Yekaterinburg, Russia

This article discusses the problem of recycling of tires, as these obsolete products accumulate in the field of operation and decompose over a hundred years. Disposed of in landfills or scattered in the surrounding areas of tyre be a source of long-term pollution due to high resistance to external environmental factors. This phenomenon represents a threat to the environment in General and the life and health of people.

The annual volume of discarded tires in Russia more than 1 million tons. It is worth considering that in the manufacture of tires are high quality rubber and tires so scrap tires can become a secondary resource. Thus, the problem of disposal of worn tires is very important.

The object of the study are the worn tires, which is environmentally hazardous waste, causing significant harm to the environment.

During the study, the analysis of existing methods of recycling tires, as well as the choice of mechanical method of recycling, as the most efficient and environmentally friendly available.

Key words: environmental pollution, waste tires, methods of tire recycling, crumb rubber.

утилизация автомобильная покрышка

В наше время общество сильно волнует вопрос утилизации, отработавших свой срок службы, автомобильных покрышек, число которых быстро растет из-за непрерывного и динамического увеличения количества автомобилей.

Так по данным на февраль 2016 года в ГИБДД России зарегистрировано более 44,2 млн. легковых автомобилей, более 6,2 млн. грузовых, 890 тысяч автобусов, 2,2 млн. единиц мототранспорта и более 3 млн. прицепов и полуприцепов. Как сообщает официальный сайт ГИБДД, за последнее десятилетие количество автомототранспорта в стране увеличилось более чем на 65%.

В среднем каждый год число транспортных средств возрастает на 1,5 млн. единиц. Общемировые запасы изношенных шин оценивают от 25 до 39 млн. тонн. В России и в СНГ, по экспертным данным образуется более 1 млн. тонн отработанных автошин ежегодно [4].

Проблема возникает в экологической безграмотности населения и малом количестве специальных пунктов приема автомобильных шин. В итоге, идет непрерывное накопление шин, а перерабатывается всего лишь около 20% от их общего числа. Таким образом, изношенные шины становятся источником многолетнего загрязнения окружающей среды, так как практически не поддаются биологическому разложению, они разлагаются сотни лет.

Постепенное разрушение шин под воздействием биологических и климатических факторов приводит к образованию мелкодисперсных крошек, которые рассеиваются в природной среде и уносятся на большие расстояния ветром.

При складировании в шинах накапливается вода, что делает их идеальным местом для размножения кровососущих насекомых, которые опасны для человека различными инфекциями (туляремия, чума, холера, и т.д.) Кроме того шины огнеопасны, погасить их трудно, что может привести к продолжительным пожарам на свалках, а при горении резины в атмосферу выделяются высокотоксичные, вредные для человека и природы вещества. Так, при сжигании 1 тонны покрышек в атмосферу попадает более 250 кг сажи и более 400 кг токсичных газов, в том числе бенз(а)пирен, диоксин, фуран, полиароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы (ПХБ), хром, мышьяк, кадмий и т.д. Опасность для здоровья людей и экологии ставит проблему утилизации изношенных автошин в разряд приоритетных [7].

На сегодняшний день применяется ряд традиционных и новых методов, которые отличаются друг от друга по виду производимой продукции, экономичности, технологичности и экологической безопасности.

К основным методам утилизации изношенных шин относятся химические и физические методы.

В свою очередь к химическим методам относятся сжигание, пиролиз и восстановление.

Сжигание шин происходит в цементной промышленности и на теплоэлектроцентралях. Шины используются здесь как материал-заменитель угля и мазута. Недостатками этого метода является то, что при сжигании в атмосферу выделяется углекислый газ (около 3700 м³ на одну тонну шин), а также происходит потеря ценного химического сырья, из которого путем дополнительной переработки можно было бы получить полезный продукт [3].

Пиролиз, при своей кажущейся простоте воплощения, не даёт действительно товарных продуктов, есть проблемы у этого способа и в экологическом плане. Вот почему он и не нашёл широкого применения. При нем использованные автопокрышки под влиянием тепла при отсутствии кислорода разделяются на твердые, жидкие и газообразные вещества. При этом длинные полимерные цепи превращаются в водородные молекулярные частицы. Продукция, полученная в результате переработки шин методом пиролиза (пиролизное масло, сажа и сталь), имеет низкое качество и не может быть прибыльно реализована на рынке. До сегодняшнего времени пиролизное масло из-за его низкого качества не может использоваться как конкурентоспособный продукт - заменитель. При пиролизе, в особенности протекающем при низких и средних температурах, из-за температурных колебаний и, вследствие этого, не полностью протекающих реакций возникают такие ядовитые вещества, как диоксид и фуран. При этом для того, чтобы предотвратить возникновение диоксидов и фуранов, энергетический баланс технологии при температуре выше 1100°C является отрицательным, т.е. расходы значительно выше, чем прибыль от продажи данного продукта [1].

Основной недостаток пиролиза заключается в том, что вследствие разделения шины на ее составные части уже состоявшийся производственный процесс становится неэффективным и нерентабельным. Высококачественный материал превращается в низкокачественный продукт, имеющий на рынке ограниченные возможности сбыта, при этом на его производство затрачиваются большие средства.

Восстановление является экологичным способом, при котором может быть повышен срок эксплуатации шины. С одной стороны, это ведет к уменьшению количества отходов, с другой - к экономии ресурсов, т.к. для восстановления шины необходимо в среднем около 5 литров сырой нефти, а для производства новой автопокрышки - 35 литров.

С технической точки зрения восстановление шины не может повторяться сколько угодно раз без влияния на ее качество и безопасность эксплуатации (как правило, шина может быть восстановлена максимально только два раза). Каждая восстановленная шина неотвратимо превращается в изношенную. Поэтому восстановление представляет собой только временное, а не комплексное решение проблемы утилизации отходов [2].

К физическим методам относится низкотемпературный метод утилизации, бародеструкционный метод, озонная переработка и механические методы.

Обработка резины при низкотемпературном методе происходит за счет перевода сырья в псевдохрупкую форму. Достигается такое состояние посредством охлаждения резины до температуры от минус 60°С до минус 90°С. Такой способ обработки шин существенно снижает энергозатраты. Также к достоинствам данного метода можно отнести отличное отделение метала и текстиля от резины, следовательно, улучшаются качественные свойства продукта (резиновая крошка). В аппаратах, предназначенных охлаждать резину, применяют жидкий азот. Данная особенность не дает низкотемпературной технологии широко применяться. Жидкий азот имеет затруднения в хранении и транспортировке, а также на его производство необходимы большие энергетические затраты. Для того, чтобы добиться низких температур в интервале от минус 80°С до минус 120°С наиболее подходящими и эффективными установками будут турбохолодильные аппараты. В данном промежутке температур использование таких установок помогает уменьшить стоимость (в 3-4раза) производство холода, а также энергетические затраты (в 2-3 раза) [6].

Бародеструкционная технология переработки шин основана на эффекте «псевдосжижения». Во время процесса от металлического корда и бортовых колец шины удаляется резина и текстильный корд. Далее покрышки подвергаются дроблению, и в результате из отверстий образуется резинотканевая крошка. Затем она обрабатывается: доизмельчается и проходит сепарацию. В качестве спрессованного металлического брикета из камеры выходит металлокорд. Тем не менее, бародеструкционная технология имеет существенные технологические недостатки: цикличность и ограничение объема загрузки. А это конкретно лимитирует общую производительность (объем переработки) всей линии [6].

Основа метода механической переработки шин - это механическое измельчение шины до кусков средних размеров, а также механическое удаление металлического и текстильного кордов. Базой технологии является принцип «повышения хрупкости» материала, это происходит путем использования значительных скоростях соударений.

Происходит получение тонкодисперсного резинового порошка размером до 0,2 мм.

Три этапа механической переработки:

1 этап: покрышка заранее подвергается порезки на куски в ножевой дробилке;

2 этап: порезанные куски резины обрабатывают и удаляют металлический и текстильный корды в молотковой дробилке;

3 этап: получение тонкодисперсного резинового порошка.

При переработке изношенных шин в конечный продукт автопокрышка разделяется на основные составляющие: резину, сталь, текстиль. Содержащаяся в шине в качестве основного компонента резина перерабатывается в резиновую крошку. Основное преимущество данного метода по отношению к другим технологиям состоит в сохранении основных физических и химических свойств резины в полученной резиновой крошке.

Полученные продукты пригодны для дальнейшего использования в хозяйственной деятельности. Резиновые крошки используют для приготовления битумно-резиновых мастик; в качестве наполнителя при изготовлении композиционных материалов на основе термопластов; для тампонирования скважин при бурении; в качестве активного наполнителя в дорожные покрытия; в качестве сорбирующего материала для сбора нефтепродуктов с водных поверхностей; в качестве активного наполнителя в резиновые смеси и т.д.

Текстильный корд используют как исходное сырье для изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов; для тампонирования скважин при бурении; в качестве армирующего наполнителя при изготовлении композиционных эластомерных материалов.

Металлический корд применяют как исходное сырье для изготовления неответственных марок стали; в качестве армирующего наполнителя при изготовлении строительных и дорожных конструкций.

При получении резиновой крошки шины дробят при положительных или сверхнизких температурах с помощью различных измельчителей (молотковых, дисковых, роторно-ножевых и др.). Переработка шин при положительных температурах требует применения оборудования с износостойкими режущими элементами [5].

На сегодняшний день разработано большое число всевозможных измельчителей, но надежного оборудования для промышленной переработки шин с металлокордом в мире пока нет.

Вопрос о целесообразности применения той или иной технологии должен рассматриваться с точки зрения экономики. Технология переработки изношенных шин должен быть рентабельной и экологически целесообразной, продукт, полученной в ходе переработки, не должен уступать по качеству первичному сырью.

Анализируя все выше сказанное можно определить, что существующие в настоящее время технологии утилизации изношенных автошин, не отвечают в полной мере требованиям экологии, при этом велики расходы энергии и себестоимость единицы массы переработанных отходов.

Из представленных методов переработки шин механический способ - самый оптимальный, так как он дает возможность не утратить физические и химические свойства резины в конечных продуктах переработки. При использовании остальных методов утилизации шин происходит нерезультативное использование сырьевого ресурса.

Список литературы

1 Бобович, Б.Б. Утилизация автомобилей и автокомпонентов: учебное пособие / Б.Б. Бобович. ? М: ФОРУМ, 2016. ? 168 с.

2 Большой справочник резинщика. Ч. 2. Резины и резинотехнические изделия / Под.ред. С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. ? М: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012. ? 648 с.

3 Ветошкин, А.Г. Технологии защиты окружающей среды от отходов производства и потребления: Учебное пособие. ? 2-е изд., испр. и доп. ?СПб: Издательство «Лань», 2016. ? 304 с.

4 Госавтоинспекция: официальный сайт Госавтоинспекции: [Электронный ресурс]. ? М.: 2007-2017. URL: http://gibdd.ru (Дата обращения 15.12.2017).

5 Невядомская, А.И. Утилизация и переработка шин в крошку / А.И. Невядомская, А.А. Дериглазов // Молодой ученый. ? 2014. ? №17. ? С. 310-313.

6 Середа, А.Г. Рекуперация автомобильных шин / А.Г. Середа // Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, Томск, 17-19 ноября 2016. ? С. 113-116.

7 Экология и безопасность в техномире:[Электронный ресурс]. ? М.: 2004-2017. URL: http://ecokom.ru (Дата обращения 20.01.2018).

Размещено на Allbest.ru