РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ОТРАБОТАННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН НА МОЛОТКОВОЙ ДРОБИЛКЕ

На сегодняшний день одними из массовых полимерных отходов являются вышедшие из эксплуатации шины. По некоторым данным, опубликованным в Европе и США, в последние годы образуется от 2 до 2,8 млн. тонн шин в год.

Интенсивный рост количества изношенных шин привело к необходимости разработки программы в рамках Европейского сообщества, в основе которой лежит решение следующих задач [3, с. 1091]:

• снижение расчетного количества шин на 10%;
• увеличение до 25-30% доли шин с восстановленным протектором;
• увеличение доли переработанных шин до 60%;
• - прекращение вывоза шин на свалки.

Вопрос утилизации шин в России является весьма серьезной проблемой как с экологической, так и с экономической точки зрения.

Изношенные шины образуются и накапливаются в автохозяйствах, промышленных предприятиях, предприятиях шиномонтажа и автосервиса, а также в частном секторе [5, с. 37].

Подавляющее большинство отработанных шин вывозится на свалки, часто на неорганизованные. Таким образом, длительное время находящиеся на свалках и обладающие высокой стойкостью к воздействию внешних факторов (солнечного света, кислорода, озона, микробиологических воздействий) шины, начинают постепенно загрязнять окружающую среду. Это происходит вследствие того, что в местах скопления шин, в особенности в жарких климатических условиях, образуется благоприятная среда для размножения большого количества насекомых, грызунов и прочих разносчиков различных заболеваний [2, с. 1964].

Экономически эффективная переработка автошин позволит не только решить экологические проблемы, но и обеспечить высокую рентабельность перерабатывающих производств. При этом устранение свалок, на которых находятся скопления изношенных шин, позволит освободить значительное количество площадей занимаемых ими земель.

Одно из направлений, приобретающее все большее значение – использование отходов в виде дисперсных материалов. Содержащиеся в отходах каучуки и другие полимеры наиболее полно сохраняют свою первоначальную структуру и свойства в процессе измельчения [4, с. 25].

Измельчение является одним из наиболее старых методов, используемых для осуществления деструкции полимера. Способы измельчения шин:

- по температуре измельчения: при положительных температурах, при отрицательных температурах;

- по механическому воздействию: ударом, истиранием, сжатием, сжатием со сдвигом, резанием.

Авторами были проанализированы виды различных типов деструкции полимерных материалов (рис. 1), наиболее экономически-целесообразным является способ механической деструкции. Установлено, что данный способ реализуется в измельчителях молоткового типа [1, с. 6].

Рисунок 1. Деструкция полимерных материалов

В различных областях промышленности, в том числе и химической широкое распространение для измельчения нашли молотковые дробилки. Это связано с тем, что они удобны в эксплуатации благодаря простой конструкции и в обслуживании. Такие дробилки обеспечивают главные технологические и технические показатели: равномерность гранулометрического состава измельчаемых материалов; оперативность извлечения материала из рабочей камеры; регулировка толщины помола; минимальное образование пыли; возможность автоматизированного управления процессом; быстрая замена изношенных деталей; невысокая энергоемкость [6, с. 193].

На факультете прикладной биотехнологии и инженерии Оренбургского государственного университета был проведен ряд исследований по измельчению старых автомобильных покрышек на молотковой дробилке - «MOLOT – 200/400 производства завода «ИНФЕЛ» (Россия, г.Челябинск) с установленным ситом диаметром 10 мм (рис. 2).

Рисунок 2. Устройство дробилки: 1 – бункер; 2 – кожух; 3 – основание; 4 – электродвигатель; 5 – ротор с молотками

Таблица 1.

Технические характеристики дробилки «MOLOT – 200/400 производства завода «ИНФЕЛ» (Россия, г. Челябинск)

В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее целесообразно и экономически эффективно с точки зрения производительности и потребляемой мощности молотковой дробилки перед измельчением отработанные шины подвергнуть процессу набухания в различных растворителях.

Таким образом, цель исследования состояла в разработке эффективной технологии переработки отработанных автопокрышек с точки зрения энергозатрат и глубины, путем предварительной обработки в растворителях различного типа и последующем измельчением.

Объектом исследований выступали отработанные автопокрышки КамАЗ 43118-46 и ГАЗель 322132. Методика проведения экспериментального исследования заключалась в следующем:

1. Вначале подготовили образцы отходов резины размером – 4 х10 см, 4х5 см, 3х5 см и 3х2,5 см.

2. Далее отвешивали навеску нарезанных до заданного размера отходов резины различной массы, варьировавшейся в зависимости от вида покрышек.

3. Подготовленные образцы выдерживали в течение 30-60 минут в органических растворителях (рис. 3).

Рисунок 3. Образцы резины, помещенные в растворители для проведения процесса набухания

Подготовленные таким образом образцы измельчали на дробилке с установленными ситами диаметром 10 мм, в ходе измельчения замеряли производительность и потребляемую мощность. Оценку качества полученного продукта проводили по стандартной методике.

В таблицах 2-3 представлены результаты экспериментов влияние времени набухания на процесс измельчения шинв молотковой дробилке.

Таблица 2.

Влияние времени набухания на процесс измельчения шины автомобиля «Камаз» в молотковой дробилке (диаметр сита 10 мм)

Таблица 3.

 Влияние времени набухания на процесс измельчения шины автомобиля «Газель» в молотковой дробилке (диаметр сита 10 мм)

Экспериментальные исследования показали, что предварительное использование различных видов растворителей, которыми обрабатывают утилизационные покрышки (камеры) позволяет снизить их твердость, что влияет на энергоемкость и производительность процесса измельчения.

Проведя исследование, было установлено, что в наибольшей степени удовлетворяет всем рассмотренным требованиям, предъявляемым к растворителям неполярных каучуков бензин марки «Галоша» (БР-1). Другие растворители отличаются большей токсичностью, более резким запахом, дороговизной. Значительным преимуществом этой марки бензина от других бензинов состоит в более узком температурном интервале кипения и минимальном содержании ароматических углеводородов. Бензин выдерживает испытание на образование масляного пятна (остаток после фракционной перегонки бензина, нанесенный на фильтровальную бумагу, не должен давать масляного пятна), не содержит механических примесей и воды.