Отходы резины и их переработка

Шины и другие отходы резины, размещенные на полигонах или в природной среде, являются экологической проблемой. В первую очередь это связано с их пожароопасностью. При горении отходов резины выделяется большое количество сажи и высокотоксичных веществ.

В то же время переработка шин и других резиносодержащих отходов позволяет сохранить их ресурсный потенциал и получить много видов ценной вторичной продукции.

В настоящей статье будут рассмотрены области применения резины, класс опасности отходов по ФККО и эффективные способы их переработки.

Области применения резинотехнических изделий

Без использования резины сложно представить современную промышленность. Резинотехнические изделия представляют собой композиты из различных материалов, обладающих высокой атмосферной и химической стойкостью, а также устойчивостью к разрушающим воздействиям.

Благодаря этому изделия из резины применяются в различных отраслях промышленности:

• машиностроении;
• приборостроении;
• электроэнергетики;
• обувной;
• химической;
• автомобилестроении.

В современных автомобилях содержатся десятки деталей из резины, но основную массу резиновых изделий составляют автомобильные шины. Это наиболее крупнотоннажный вид резинотехнических изделий. В нашей стране ежегодно образуется более 1 млн тонн отходов автомобильных шин.

Степень их переработки постоянно растет, но все равно не превышает 18-20%. Оставшаяся часть размещается на полигонах и несанкционированных свалках, создавая серьезные экологические проблемы.

Опасность для окружающей среды

Шины и другие отходы резины, размещенные на полигонах или в природной среде представляют серьезную экологическую проблему. Они не подвержены биологическому разложению и могут храниться без разложения сотни лет, занимая значительные земельные площади.

Отходы резины обладают высокой пожароопасностью. При их горении выделяется множество высокотоксичных веществ (сажа, бенз(а)пирен, полициклические ароматические углеводороды, бифенилы и др.)

Кроме того при размещении на полигонах безвозвратно теряется ресурсный потенциал резиновых отходов. Их переработка позволит полностью его сохранить и получить энергию или ценную вторичную продукцию.

Классы опасности по ФККО

Большая часть отходов относится к разделу 4 31 000 00 00 0-отходы резиновых изделий незагрязненные. При этом изделия, содержащие только резину имеют 5 класс опасности, а изделия, содержащие композиты из резины и других материалов относятся к 4 классу опасности.

Например:

• 4 31 110 01 51 5-трубы, трубки из вулканизированной резины, утратившие потребительские свойства, незагрязненные;
• 4 31 120 01 51 5-ленты конвейерные, приводные ремни, утратившие потребительские свойства, незагрязненные;
• 4 31 112 31 52 4-шланги и/или рукава из вулканизированной резины с нитяным каркасом, утратившие потребительские свойства, незагрязненные;
• 4 31 122 11 52 4-лента конвейерная резинотканевая, утратившая потребительские свойства, незагрязненная;

Эти же закономерности характерны и для отходов из других разделов:

• 9 13 101 11 20 4-отходы антикоррозионной резины при обслуживании оборудования для хранения коррозионноактивных продуктов;
• 9 21 130 01 50 4-покрышки пневматических шин с тканевым кордом отработанные;
• 9 21 130 02 50 4-покрышки пневматических шин с металлическим кордом отработанные.

Переработка отходов резины

Среди способов переработки резины наиболее эффективными являются:

• физико-химическая переработка (регенерация);
• термические (пиролиз, использование в качестве альтернативного топлива в производстве цемента, извести или в металлургии);
• механический рециклинг с получением резиновой крошки.

В нашей стране наибольшее распространение получил последний метод, использующий наиболее простое и дешевое оборудование.

Физико-химическая переработка

В этом методе происходит разрушение пространственной сетки резины за счет комбинации теплового, механического и химического воздействия. Полученный продукт (регенерат) используется для изготовления резиновых смесей вместо каучуков. Его применение значительно упрощает и удешевляет процесс производства резинотехнических изделий.

Недостатком этого метода является наличие сложного и дорогого оборудования. Поэтому в нашей стране он был внедрен только на Чеховском регенераторном заводе в Московской области.

Пиролиз

Пиролиз это процесс высокотемпературной переработки резины при недостатке или полном отсутствии кислорода. Обычно пиролиз проводят при температурах 400-800 град. С. В результате образуются горючий пиролизный газ, жидкое топливо (синтетическая нефть) и углеродистый остаток (полукокс). В случае пиролиза шин с металлическим кордом дополнительно образуется до 10% металла (брикетируют и сдают во втормет).

Таким образом, пиролиз является полностью безотходным процессом утилизации шин и других резиновых отходов. Пиролизный газ используют для поддержания работы пиролизной установки. Жидкое топливо (аналог печного) и полукокс реализуют в качестве востребованной вторичной продукции.

Использование в качестве альтернативного топлива

Этот способ позволяет обеспечить полезное использование энергетического потенциала резины. Применение шин в качестве дополнительного (альтернативного) топлива требует дополнительных затрат на их подготовку к сжиганию (измельчение, удаление металла).

Этого можно избежать при использовании шин в цементных печах. Особенность протекания высокотемпературных процессов в цементной печи (средняя температура более 1400 град. С и высокое время пребывания) позволяют применять шины без предварительной подготовки.

Обеспечивается полное сгорание шин и металлического корда. Последний окисляется до оксида железа и растворяется в силикатной основе цементного клинкера, обеспечивая полную безотходность и полезное использование как органической, так и минеральной составляющей шин.

Щуровский цементный завод холдинга «Лафарж-Холсим» первым в нашей стране получил лицензию на использование отработанных шин в качестве альтернативного топлива. Была создана автоматизированная линия подачи отработанных шин в цементную печь. Параметры этой линии и размеры загрузочных люков позволяю использовать только шины легковых автомобилей.

В настоящее время еще ряд цементных заводов начал прием отработанных шин в качестве альтернативных топлив. Несмотря на очевидную финансовую и экологическую выгоду этого, внедрение сдерживается необходимостью значительных затрат на создание автоматизированных узлов подачи шин в цементную печь.

Механический рециклинг

В нашей стране это наиболее распространенный способ переработки шин и других отходов резины. Это связано с достаточно простой технологией, относительно недорогим оборудованием и высокой востребованностью получаемой продукции-резиновой крошки.

Утилизация шин дроблением включает следующие операции:

• удаление посадочных колец и металлических деталей;
• разрезка шин на ленты заданной ширины;
• резка лент на заготовки для оптимальной работы дробилок;
• дробление заготовок в резиновую крошку;
• очистка крошки с помощью магнитных сепараторов для удаления металла (шины с металлическим кордом) и воздушных сепараторов для удаления текстиля (шины с тканевым кордом);
• рассев крошки для получения требуемых фракций и направления отсевов на повторное измельчение;
• упаковка и складирования готовой продукции.

Вторичная продукция (резиновая крошка) является востребованным материалом, который может использоваться для получения различных продуктов:

• добавки для производства новых шин и резинотехнических изделий;
• покрытия для стадионов и спортивных площадок;
• строительные материалы (фибробетон, резиновая тротуарная плитка, бордюры, гидроизоляционные материалы и др.);
• резиновые шпалы для высокоскоростных железных дорог;
• покрытия для детских площадок;
• подошвы для обуви;
• амортизирующие покрытия для трамвайных путей и железнодорожных переездов;
• дорожное строительство.

Области применения определяются дисперсностью резиновой крошки. Крупная крошка с размерами от 2 до 10 мм используется для изготовления массивных резиновых плит (трамвайных и железнодорожных переездов, покрытий спортивных и детских площадок, полов животноводческих комплексов и др.).

Резиновая крошка с размером частиц до 1 мм применяется для изготовления резинового шифера и других кровельных материалов, резиновых герметиков и амортизирующих подкладок под рельсы.

Наиболее мелкая фракция резиновой крошки (0,3-1,0 мм) используется в дорожном строительстве для модификации битума в асфальтобетонных покрытиях. Доля резиновой крошки составляет до 2% от массы минеральных наполнителей. Это соответствует расходу 60-70 т крошки на 1 км дорожного полотна.

Применение резиновой крошки повышает упругие деформации дорожных покрытий при отрицательных температурах. Это приводит к росту срока эксплуатации дорожного полотна в 1,5-2 раза. Одновременно увеличивается сцепление автомобилей с дорогой.

Заключение

Переработка отработанных шин и резиносодержащих отходов позволяет решить экологические проблемы и получить энергию или востребованную вторичную продукцию. Однако, степень переработки шин не превышает 20%.

Это связано с необходимостью серьезных инвестиций, что практически не реально при таком высоком значении ключевой ставки, делающей недоступным кредитование промышленных предприятий.

Поэтому в ближайшем будущем ожидать роста переработки отходов резины не приходится, но в будущем она может стать очень перспективным решением.