Технологии переработки изношенных шин

Информационно-аналитическое агентство Cleandex продолжает разговор про отрасль переработки изношенных шин. В фокусе данной статьи — технологии переработки. Мы расскажем про то, какие способы переработки популярны в мире, какие технологии более эффективны и в чем основные различия в подходах обращения с использованными шинами.

Статья подготовлена информационно-аналитической группой агентства Cleandex совместно с руководителем проекта по утилизации шин в РФ Группы компаний Explotex Натальей Солнцевой.

Ситуация в мире

Проблема переработки изношенных автомобильных шин является общей для всех промышленно развитых стран мира, имеет большое экологическое и экономическое значение. Кроме того, современные экономические реалии диктуют необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.

Ежегодно в мире по данным ООН образуется более 24 млн. тонн отходов в виде изношенных автопокрышек, из которых около 15 млн. тонн, т. е. более 60%, выбрасывается на свалки.

В Европе ежегодно выходят из эксплуатации более 2,5 млн тонн шин, уровень переработки достигает 90%. Большая часть собранных старых шин сжигается для получения энергии — почти 40%. Несколько меньший объем перерабатывается в крошку — более 30%, более 20% шин восстанавливаются или экспортируются для повторного использования или захоронения.

Важно отметить, что европейский рынок активно идет в сторону увеличения доли применения механической технологии переработки: если в 1992 году дробилось всего 5% собранных шин, то в 2008 году — уже 34%. Кроме того, быстро растут объемы сжигания шин, особенно, с созданием экологичного оборудования с высоким КПД.

По данным журнала «EUROPEAN RUBBER» комиссия ЕС подготовила рекомендации для государств-членов ЕС о добровольных инициативах по созданию технологий по переработке и использованию изношенных шин. Одними из главных целей этих инициатив в 2010 году являются: увеличение уровня вторичной переработки с 30% до 100% и снижение уровня захоронения с 50% до 0.

Кроме того важной задачей переработки использованных шин является получение качественного вторичного сырья и его повторного использования для снижения потребления природных ресурсов.

В России ежегодных объем амортизации шин превышает 1,1 млн тонн в год. За последние 5 лет данный показатель вырос почти на 25%. Фактический объем переработки шин в России — менее 10%.

Наиболее популярные в России способы переработки шин — это пиролиз и дробление. В начале 2000-х годов больший объем собранных шин сжигался, сегодня обе технологии занимают примерно равные доли с преобладаем механического метода.

Отметим, что пиролизные технологии запрещены в ряде западных стран как экологически небезопасные.

Основные подходы к переработке шин

В настоящее время наметились два принципиально различных пути переработки покрышек:

1) электромеханическое измельчение с использованием режущего инструмента (с охлаждением или в эластичном состоянии) с последующей переработкой резиновой крошки в резинотехнические изделия и регенерат;

2) переработка с изменением химической структуры резины методом термодеструкции или пиролизом резины с получением жидких продуктов разложения сходных с нефтепродуктами, пригодными для получения горюче-смазочных материалов, антикоррозионных мастик и т. д.

Основные недостатки электромеханического измельчения:

• низкий коэффициент «чистого» времени работы тех. линий (не более 50–60%) и простои, связанные с затратами времени на замену режущего инструмента и ремонт оборудования. Выход из строя линий и простои особенно велики при измельчении металлокордных покрышек, которые составляют более 90% номенклатуры шин;
• быстрое изнашивание режущего инструмента, малый ресурс работы оборудования, низкая производительность, большие затраты электроэнергии, высокие материальные затраты и, как следствие, высокая себестоимость резиновой крошки.

При механическом измельчении шин с использованием режущего инструмента довольно велики энергозатраты — от 500 до 900 кВтч на 1 тонну покрышек. При снижении энергозатрат существенной экономии достигнуть все равно не получается из-за простоев и больших затрат на обслуживание технологического оборудования и восстановление режущего инструмента.

При переработке шин с изменением химической структуры резины полученный каучуковый компонент резины, как таковой, не сохраняется. Производимые продукты разложения каучука и тех. углерод имеют меньшую ценность, чем продукты переработки покрышек с сохранением каучука и возвращением его в сферу производства.

Главный недостаток обоих вариантов - большая себестоимость конечного продукта и, как следствие, низкая рентабельность и эффективность производства.

Кроме выше указанных способов переработки изношенных покрышек имеются другие способы, не нашедшие широкого применения такие как:

• измельчение покрышек с применением «озонного ножа», в котором изношенную покрышку помещают в камеру, подвергают действию озона и затем с использованием инструмента механически измельчают. Получаемый в этом случае продукт не сохраняет свойства исходной резины и не находит широкого применения. Кроме того, данный способ не является экологически чистым, так как связан с использованием высоких концентраций озона, являющегося сильным канцерогеном;
• бародеструкционный способ измельчения изношенных покрышек, по которому покрышки сначала разрезаются на сравнительно крупные фрагменты, затем фрагменты сдавливаются в матрице пуансоном с доведением резины до текучего состояния и отделением резины от металлического корда. Конечный продукт не сохраняет исходных свойств резины и не находит широкого применения. Способ требует больших энергозатрат;
• измельчение покрышек с применением роторного диспергатора, по которому фрагменты размером порядка 15–20 мм предварительно измельченной покрышки сдавливают в гильзе с помощью шнека и выпускают через зазор размером 1,0 – 1,5 мм и получают резиновую крошку с высокой степенью развития поверхности полученных фракций. Способ требует больших энергозатрат и предварительного измельчения покрышек. Дорогостоящие гильзы роторного диспергатора, являющиеся основным его элементом, быстро изнашиваются, что приводит к фактическому выходу диспергатора из строя и к высокой себестоимости продукта.

Существует еще ряд менее распространенных способов измельчения изношенных покрышек, которые характеризуются большими энергозатратами при низкой производительности, высоких затратах на сервисное обслуживание технологического оборудования и, в конечном итоге, высокой себестоимостью продукта переработки.

Технологии измельчения шин

При переработке шин большое значение имеют следующие параметры:

• скорость переработки (производительность линии);
• энергопотребление, ресурсозатратность (экономичность линии);
• качество финального продукта;
• экологические характеристики оборудования.

По мнению экспертов, в том числе представителей компании Explotex, лучшими параметрами обладают линии переработка шин в крошку.

Переработка использованных шин в крошку может осуществляться при положительных и отрицательных температурах с использованием различных способов измельчения — взрыв, истирание, сжатие, резание.

Рисунок 1. Способы измельчения шин

Каждая из технологий измельчения автопокрышек имеет свои достоинства и недостатки. Для примера, сравним классический механический метод и технологию ударно-волнового измельчения шин. Чтобы сравнение было корректным, выберем линии, имеющие равную производительность — 30 тыс. тонн покрышек в год (максимум современных линий) и равные параметры получаемой крошки — тонкодисперсная с высокой степенью очистки.

Механическую технологию представит немецкое оборудование INTEC, взрывоциркуляционную — российская линия ГК Explotex.

Механическая технология включает в себя несколько этапов: вырубку бортовых колец на специальном станке, порезку покрышек на крупные куски размером около 10 квадратных см., несколько операций по дальнейшему дроблению на вальцах до фракции 1–0.5 мм, очищение от металлокорда путем магнитной сепарации, за которым следует еще одна операция перетирания крошки до необходимого размера.

Взрывоциркуляционная технологии заключается в том, что измельчение покрышек взрывом осуществляется в замкнутой кольцевой системе с образованием циркулирующего потока, а также в том, что пакет покрышек формируется в виде плотно упакованных слоев, а его первичное разрушение проводится в условиях свободного растяжения до момента разрушения его периферийных слоев.

Отметим, что переработка шин в резиновую крошку по технологии ударно-волнового измельчения проводится в два-три этапа.