Хімічні методи переробки відходів гуми - Технології подрібнення та переробки
До цієї групи належать методи, що призводять до глибоких незворотних змін структури полімерів. Як правило, ці методи здійснюються при високих температурах і полягають у термічному розкладанні (деструкції) полімерів у тому чи іншому середовищі та одержанні продуктів різної молекулярної маси. До цих методів належать спалювання, крекінг, піроліз. Крекінг — промисловий процес, у якому вуглеводні з фракцій нафти сильно нагрівають під тиском; в результаті великі молекули розриваються на дрібні молекули, наприклад, вищі фракції (дистилят - рідина, отримана після конденсації в процесі перегонки) перетворюються на бензин і гас. Піроліз - термічне (теплове) розкладання хімічної сполуки.
Спалювання відходів полімерів
Крекінг та піроліз
Дані способи поєднують переваги охорони навколишнього середовища та як бази для можливого отримання цінних хімічних продуктів. Вони ґрунтуються на термічному розкладанні відходів за відсутності або великого дефіциту кисню з метою збереження вуглеводневої сировини. Як і при крекінгу нафти, при руйнуванні сітки вулканізованого каучуку виділяються низькомолекулярні речовини, які можуть застосовуватися як хімічна сировина або використовуватися як паливо. Деполімеризація вулканізатів при піролізі настає в результаті розриву поперечних зв'язків та основних ланцюгів сітки. У процесі піролізу гумовмісних виробів отримують різноманітні продукти: газоподібні (близько 12%), тверді (близько 36%), рідкі (35-52%), співвідношення між якими залежить від умов проведення процесу. Газоподібна фаза зазвичай складається з суміші водню, метану, окису та двоокису вуглецю, та низькомолекулярних граничних вуглеводнів. Вихід рідких продуктів залежить від умовнагрівання. У рідкій фазі знаходяться переважно ізопрен, стирол, дипентен, трипентен, бутадієн та багато інших, частіше ненасичених сполук та нафтові олії. Твердий залишок піролізу містить наповнювачі, окис цинку, термічно нерозкладні вуглеводні каучуку та вторинні сполуки. При термообробці цілих і подрібнених шин найвищий вихід масел спостерігається при 500 0 З, при 900 0 З відзначається найбільший вихід газу. У цьому вихід продуктів визначається лише температурою, а чи не розмірами шматків шин. З тонни гумових відходів можна отримати піролізом 450-600 літрів піролізної олії та 250-320 кг піролізної сажі, 55 кг металу, 10.2 м3 піролізного газу. Піроліз можна проводити в інертному, відновному, окисному або паровому середовищі. Технологічно процес може здійснюватися в псевдозрідженому шарі, що створюється кварцовим піском, кулями з окису алюмінію, кераміки, піролізною сажею. При проведенні процесу термічного розкладання при тиску 100-300 атмосфер текстильний корд не видаляють, оскільки в процесі гідрокрекінгу він розкладається на вуглеводні низькомолекулярні. При цьому вихідний матеріал може подаватися як у подрібненому вигляді, так і у вигляді цілих покришок з подальшим термічним плавленням в екструдері. Найбільший інтерес з продуктів піролізу, придатних для повторного використання, є технічний вуглець. Однак більшість із існуючих методів піролізу не дає високоякісного технічного вуглецю. Піролізна сажа характеризується високою зольністю та низьким підсилюючим дією. Однією з областей її використання може бути виробництво друкарських фарб. Рідкі продукти піролізу можна використовувати як плівкоутворювальні розчинники, пластифікатори, пом'якшувачі для регенерації гум. Пек піролізної смолиє хорошим пом'якшувачем, який може використовуватися самостійно або суміші з іншими компонентами. Тяжка фракція піролізату як добавка до бітуму, що використовується в дорожньому будівництві, може підвищити його еластичність, стійкість до холоду та вологи. З газоподібної фракції піролізу можна виділяти ароматичні олії, придатні для застосування у виробництві гумових сумішей. Низькомолекулярні вуглеводні можуть бути використані як сировина для органічного синтезу та як паливо. До піролітичних методів утилізації вулканізованих відходів можна віднести способи термічного розкладання їх у середовищі вуглеводневих масел та бітумі. При розкладанні в середовищі масел виходить суспензія сажі у важкій олії, яку можна використовувати як паливо замість мазуту, а в деяких випадках включати процес отримання каучуку. При нагріванні гуми утильної в середовищі вуглеводневої рідини протягом 0.1-50 годин при 204-427оС отримують текучий маслоподібний продукт, який при додатковій обробці перетворюється на смолу. Її можна вводити гумові суміші в дозуваннях до 50 мас. ч. на 100 мас. ч. каучуку. Розчинення гумової крихти в бітумі за тих же умов дозволяє отримувати антикорозійні та гідроізоляційні мастики і, крім того, застосовуватися як добавка до дорожніх бітумів для підвищення його еластичності та морозостійкості. Інтерес до піролізу обумовлений тим, що з його допомогою можна утилізувати значну кількість будь-яких видів відходів гуми, а отримані продукти використовувати в різних галузях промисловості як сировину для асфальту, мастики, антикорозійних покриттів та палива. Збільшенню інтересу до піролізу гуми сприяла встановлена дослідженнями можливість отримання технічного вуглецю, що використовується якнаповнювача гуми. Однак жоден з існуючих досі процесів поки не дав високоякісного технічного вуглецю.
Фізико-хімічні методи переробки гумових відходів
Незважаючи на те, що хімічні методи утилізації відходів дають продукти, що мають певну цінність, їх головний недолік полягає в тому, що не зберігаються вихідні полімерні матеріали - каучуки і волокна, тобто. цінність одержуваних продуктів значно нижча за цінність вихідних матеріалів. У зв'язку з цим великий інтерес представляють методи переробки, що дозволяють найповніше зберегти структуру та властивості полімерних складових для того, щоб повернути їх у сферу виробництва. Часто це вдається при регенерації та девулканізації гуми.
Регенерація
Найбільш поширеним методом, що дозволяє частково переробляти та використовувати стару гуму, є регенерація. Загальним принципом більшості існуючих методів регенерації є термоокислювальна або термомеханічна деструкція набряклих вулканізатів. Процес регенерації включає такі технологічні операції: сортування та подрібнення гуми, звільнення її від текстильного волокна та металу, девулканізацію та механічну обробку девулканізату. Різні способи регенерації відрізняються переважно технічним оформленням процесу девулканізації. До застарілих методів регенерації належать лужний, кислотний, термічний, паровий, а також метод розчинення. В Україні нині застосовуються три методи регенерації: водонейтральний, термомеханічний та метод диспергування. До недоліків водонейтрального методу відносяться періодичність процесу та низька якість регенерату внаслідок великих дозувань пом'якшувача. Найбільшого поширення набув безперервний термомеханічнийметод. Процес девулканізації в даному випадку здійснюється в безперервному шнековому девулканізаторі в присутності пом'якшувача та активатора деструкції. Методом диспергування виходить регенерат найбільш високої якості, проте даний процес не отримав поки широкого поширення внаслідок складнощів, пов'язаних з розпилювальним сушінням водної дисперсії гуми. Каучукова речовина регенерату складається з гель-фракції, що зберігає розріджену сітчасту структуру вулканізату, і золь-фракції, що містить досить короткі відрізки розгалужених ланцюгів з молекулярною масою близько 10000. Оскільки в регенераті зберігається сітчаста структура вулканізату, при введенні регенерату негативно позначається на властивостях міцності гум. Наявність низькомолекулярних фракцій у регенераті викликає зниження зносостійкості гум. У зв'язку з цим регенерат практично не застосовується в протекторних гумах. В даний час застосування регенерату в гумовій промисловості обмежується головним чином використанням його як технологічної добавки, що покращує оброблюваність гумових сумішей, та як сировини для невідповідних виробів.
Водонейтральний метод регенерації
Метод включає такі основні операції: підготовку гуми; підготовку пом'якшувачів та активаторів; девулканізацію; вологовиділення та сушіння; механічну обробку. Подрібнення відходів. Зношені покришки, їздові, авіаційні та варильні камери сортують на групи за типом каучуків, що містяться в них. Рецептуру та режим девулканізації вибирають залежно від типу та вмісту каучуку у гумі. Після цього покришки надходять на мийну машину та борторізальні верстати. nike tn requin Вирізані бортові кільця, що містять товстий металокорд таметалевий дріт видаляють, а покришку поділяють на дві частини короною і потім рубають на шматки на механічних ножицях. Отримані сектори подають на шиноріз, де подрібнюються на шматки розміром 30-70 мм. Подальше подрібнення гуми та відділення кордного волокна здійснюється на дробильних вальцях з рифленою поверхнею валків та на розмольних вальцях, агрегованих з вібраційними сівалками. Технологічний ланцюжок може містити одні або кілька послідовно розташованих вальців. Схема роботи дробильних вальців у агрегаті з вібраційним ситом представлена на рис. doudoune canada goose 1. Вібраційне сито встановлюють на спеціальному монтажному майданчику над вальцями або на другому поверсі. Вихідні шматки подаються по напрямному жолобу 1. Пройшла через дробильні вальці 2 гума стрічковим транспортером 3 подається на елеватор 4 і далі на вібраційне сито 5, де проводиться розсів на дрібну фракцію, що відбирається по транспортеру 6, велику фракцію що знімаються з верхньої сітки та направляються споживачеві або на подальшу переробку.
Термомеханічний метод регенерації
Регенерацію термомеханічним методом проводять у черв'ячних машинах при дії високих температур (200 °С) та потужних механічних впливах, при цьому тривалість «девулканізації» гуми становить лише кілька хвилин. Такий регенерат більш однорідний та пластичний порівняно з регенератом, отриманим водонейтральним методом. Термомеханічний метод регенерації гуми є технічно найбільш досконалим із усіх існуючих методів завдяки можливості створити безперервний процес та забезпечити повну механізацію та значну автоматизацію. Перспективним є метод виробництва регенерату «диспергуванням»,полягає в механічному подрібненні гуми до тонкодисперсного стану в присутності активаторів процесу регенерації - поверхнево-активних речовин у водному середовищі. nike air max tavas Процес диспергування здійснюється при 40-60 ° С, що запобігає розвитку окислювальних процесів і сприяє меншій зміні каучукової речовини гуми в процесі регенерації. ugg bailey button boots В основному регенерат отримують з гум на основі каучуків загального призначення (натурального, ізопренового, бутадієн-стирольного) та їх комбінацій. У невеликих кількостях випускають також регенерат з гум на основі бутилкаучуку, поліхлоропрену та нітрильного каучуку. Гуми на основі бутилкаучуку можуть бути регенеровані під впливом випромінювань, причому в цьому випадку для регенерації необов'язково проводити попереднє ретельне подрібнення гуми.
ОЦІНКА ЯКОСТІ РЕГЕНЕРАТА
ЗАСТОСУВАННЯ РЕГЕНЕРАТУ У Гумових сумішах
Фізичні методи переробки гумових відходів
В даний час все більшого значення набуває напрямок використання відходів у вигляді дисперсних матеріалів. Найбільш повно початкова структура та властивості каучуку та інших полімерів, що містяться у відходах, зберігаються при механічному подрібненні. Подрібнення (або дроблення) – це процес поділу твердого тіла на шматки розмірів, що все зменшуються під дією зовнішніх сил. nike air max 90 homme Ефективність подрібнення визначається ступенем подрібнення, тобто відношенням розміру шматків до та після подрібнення. Встановлення взаємозв'язку між розмірами частинок матеріалу, їх фізико-хімічними та механічними характеристиками та витратами енергії на подрібнення та параметрами подрібнювального обладнання необхідно для розрахунку подрібнювачів та визначення оптимальнихумов їхньої експлуатації. Процес подрібнення, незважаючи на простоту, дуже складний не тільки за визначенням характеру, величини і напряму навантажень, але і за складністю кількісного обліку результатів руйнування. adidas stan smith chaussure jordan officiel Нижче представлена класифікація наявних в даний час способів подрібнення вторинних гум.