Переработка отходов на основе резины

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Донской Государственный Технический Университет

Кафедра

«Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Процессы и аппараты защиты окружающей среды»

на тему: «Переработка отходов на основе резины»

 

 

 

 

 

Выполнила: ст. гр. ГИЭ-41

Проверила : доцент, к.х.н.

Дымникова О.В.

 

 

 

 

 

 

 

Ростов-на-Дону

2008 год

 

Содержание:

 

Введение

1. Методы переработки резиновых отходов

1.1. Физические методы переработки резиновых отходов

1.2. Низкотемпературная технология  утилизации шин

1.3. Описание технологической линии  переработки шин

1.4. Бародеструкционная технология переработки покрышек

1.5. Полностью механическая переработка шин

1.6. Новейшая технология переработки (утилизации) шин

1.7. Физико-химические методы переработки резиновых отходов

1.8. Возможные направления использования  резиновой крошки

1.9. Описание технологической схемы  установки

2. Расчетная часть.

2.1.Технический расчет основного  аппарата.

2.2. Расчет вспомогательного оборудования

2.3. Стандарты безопасности

3. Технико-экономические показатели  установки

Вывод

Список использованной литературы

 

Введение.

 

В курсовой работе рассматривается процесс переработки изношенных шин и получение мелкодисперсной крошки при помощи технологии Фирма “Турботехмаш» и "КОНСИТ-А". Фирма “Турботехмаш» и "КОНСИТ-А" предлагают экологически чистую технологическую линию по переработке изношенных шин с применением низкотемпературного охлаждения.

Проблема утилизации резиновых отходов остается актуальной, несмотря на совершенствование технологии производства новых изделий. Складирование и захоронение отходов полимеров экономически неэффективно и экологически небезопасно, так как при длительном хранении они могут выделять в окружающую среду вещества, способные привести к нарушению экологического равновесия. Кроме того, к моменту утраты резиновыми изделиями их эксплуатационных качеств собственно полимерный материал претерпевает весьма незначительные структурные изменения, что обусловливает возможность и даже необходимость их вторичной переработки.

Наиболее перспективным представляются способы переработки отходов резиновых изделий, связанные с их измельчением, так как химические методы, такие как пиролиз и сжигание приводят к уничтожению полимерной основы материала. Различные методы измельчения можно в зависимости от условий проведения процесса подразделить на криогенное измельчение и измельчение при положительных температурах. Несмотря на возможность получения тонкодисперсных порошков резин и малые энергозатраты на собственно процесс измельчения застеклованной резины, криогенная технология обладает весьма существенным недостатком, связанным с высокой стоимостью хладоагентов.

Предлагаемые в данной работе технологические процессы и оборудование для переработки изношенных шин и других видов промышленных и твердых бытовых полимерных отходов (отработанных изделий из резины, текстиля, кожи, древесины и других природных и синтетических полимеров) осуществляются при положительных температурах. Результаты исследования различных полимеров и композиций показали возможность получения из них порошков, коротких волокон и крошки различной степени дисперсности и применения их в качестве добавок (или основы) при изготовлении новых изделий.

Известно, что в области положительных температур при определенных скоростях деформации и сложном характере нагружения эластомеры разрушаются с небольшими затратами энергии, что связано с существенным снижением ориентационных эффектов. Это дало основание провести широкие исследования с целью определения соотношения энергии разрушения каучуков и резин в единичном акте и энергии, затрачиваемой на измельчение.

Проведенные исследования дали возможность обосновать выбор высокотемпературного скоростного режима деформации, при котором работа разрушения имеет минимальное значение. На основании полученных результатов определены оптимальные конструктивные и технологические параметры процессов измельчения.

Помимо технологических факторов значительное влияние на характеристики процесса оказывает тип измельчителя и его конструктивные параметры. Результаты исследования кинетики измельчения эластомеров в различных аппаратах позволили разработать математические модели процессов измельчения в аппаратах периодического и непрерывного действия и инженерные методы расчета производительности соответствующих аппаратов, выбрать эффективные области применения измельчителей для получения из различных эластомеров и композиционных материалов на их основе продуктов различной степени дисперсности, создать научные основы процессов механического измельчения эластомеров различной природы и определить пути применения данного процесса в резиновой промышленности.

Классификация резин в РФ.

Различают следующие основные группы и типы резин по назначению:

По группам:

Общего назначения, cпециального назначения, в том числе:

• теплостойкие,
• морозостойкие,
• маслобензостойкие,

• стойкие к действию химически агрессивных сред, в том числе стойкие к гидравлическим жидкостям,

• диэлектрические,
• электропроводящие, в том числе антистатические,
• магнитные,
• огнестойкие,
• радиационностойкие,
• вакуумные,
• фрикционные (износостойкие*),
• пищегого и медицинского назначения,

Для условий тропического и другого климата

По типам: получают также

• пористые, или губчатые
• цветные и прозрачные резины.

Состав резиновой смеси определяет свойства резинотехнических изделий (РТИ). Самым распространенным ссылочным документом на резиновые смести являются ТУ 381051082-86, описывающие, в частности, наиболее широко принятую классификацию резиновых товарных смесей:

 

Резиновые смеси выпускаются в невулканизированном виде вальцованными или калдандрованными:

- вальцованные - в виде  листов размером (500х700) мм, толщиной  от 6 до 10 мм, масса одного упаковочного места от 30 до 50 кг.; 
-каландрованные - в виде резинового полотна, намотанного в рулон: толщина каландрованного полотна - от 1,0 до 4,0 мм, ширина каландрованного полотна - от 500 до 1200 мм, масса рулона от 40до 60 кг.

Динамичный рост парка автомобилей во всех развитых странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин. По данным Европейской Ассоциации по вторичной переработке шин (ЕТРА) в 2000 году общий вес изношенных, но непереработанных шин достиг:

в Европе-2,5 млн тонн;

в США-2,8 млн тонн;

в Японии-1,0 млн тонн;

в России-1,0 млн тонн.

В Москве ежегодно образуется более 70 тыс. тонн изношенных шин, в Петербурге и Ленинградской области - более 50 тыс. тонн... 

Объем их переработки методом измельчения не превышает 10%. Большая часть собираемых шин (20%) используется как топливо. Вышедшие из эксплуатации изношенные шины являются источником длительного загрязнения окружающей среды:

• шины не подвергаются биологическому разложению;
• шины огнеопасны и, в случае возгорания, погасить их достаточно сложно;
• при складировании они являются идеальным местом размножения грызунов, кровососущих насекомых и служат источником инфекционных заболеваний.

Вместе с тем, амортизированные автомобильные шины содержат в себе ценное сырье: каучук, металл, текстильный корд.

Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. Невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью, т.е. в место гор мусора мы могли бы получить новую для нашего региона отрасль промышленности - коммерческую переработку отходов. 

Не менее перспективным методом борьбы с накоплением изношенных шин является продление срока их службы, путем восстановления.

 

1. Методы переработки  резиновых отходов.

 

В настоящее время, все известные методы переработки шин можно разделить на две группы:

1. Физический метод переработки  шин

2. Химический метод переработки шин

 

1.1. Физические методы переработки резиновых отходов

 

В настоящее время все большее значение приобретает направление использования отходов в виде дисперсных материалов. Наиболее полно первоначальная структура и свойства каучука и других полимеров, содержащихся в отходах, сохраняются при механическом измельчении.

Установление взаимосвязи между размерами частиц материала, их физико-химическими и механическими характеристиками и затратами энергии на измельчение и параметрами измельчающего оборудования необходимо для расчета измельчителей и определения оптимальных условий их эксплуатации.

Процесс измельчения, несмотря на кажущуюся простоту, очень сложный не только по определению характера, величины и направления нагрузок, но и по трудности количественного учета результатов разрушения.

Ниже представлена классификация имеющихся в настоящее время способов измельчения вторичных резин.

 

Способы измельчения вторичных резин

По температуре измельчения:

- При отрицательных температурах

- При положительных температурах

По механическому воздействию:

- Ударом 

- Истиранием

- Сжатием

- Сжатием со сдвигом

- Резанием

Согласно данной классификации рассмотрим следующие технологии:

 

1.2. Низкотемпературная технология утилизации шин. Разработчик и поставщик оборудования ЗАО "ALMAS ENGINEERING"(Москва)

 

При низкотемпературной обработке изношенных шин дробление производится при температурах -60 град.С ... -90 град. С, когда резина находится в псевдохрупком состоянии. Результаты экспериментов показали, что дробление при низких температурах значительно уменьшает энергозатраты на дробление, улучшает отделение металла и текстиля от резины, повышает выход резины. Во всех известных установках для охлаждения резины используется жидкий азот. Но сложность его доставки, хранения, высокая стоимость и высокие энергозатраты на его производство являются основными причинами, сдерживающими в настоящее время внедрение низкотемпературной технологии. Для получения температур в диапазоне -80 град.С ... -120 град. С более эффективными являются турбохолодильные машины. В этом диапазоне температур применение турбохолодильных машин позволяет снизить себестоимость получения холода в 3-4 раза, а удельные энергозатраты в 2-3 раза по сравнению с применением жидкого азота. Технология не внедрена. Производительность линии 6000 т/год.

 

1.3. Описание технологической линии переработки шин. Схема линии представлена в приложении 1

 

Изношенные автомобильные шины подаются в машину для удаления бортовых колец. После этого шины поступают в шинорез и далее в ножевую роторную дробилку. Затем следует магнитный сепаратор и аэросепаратор. Для охлаждения порезанные и предварительно очищенные куски резины подаются в холодильную камеру, где охлаждаются до температуры -50 град.С...-90 град.С. Холодный воздух для охлаждения резины подается от генератора холода воздушной турбохолодильной машины. Далее охлажденная резина попадает в роторно-лопаточный измельчитель, откуда она направляется на повторную очистку в магнитный сепаратор и аэросепаратор, где отбирается резиновая крошка менее 1 мм ... 0,5 мм, а также более крупная и затаривается в мешки и отправляется к заказчику.

 

1.4. Бародеструкционная технология переработки покрышек. Разработчик и поставщик оборудования: ГНПП "Корд-экс"

 

Технология основана на явлении "псевдосжижения" резины при высоких давлениях и истечении её через отверстия специальной камеры. Резина и текстильный корд при этом отделяются от металлического корда и бортовых колец, измельчаются и выходят из отверстий в виде первичной резино-тканевой крошки, которая подвергается дальнейшей переработке: доизмельчению и сепарации. Металлокорд извлекается из камеры в виде спрессованного брикета. Производительность линии 6000 т/год. В настоящее время реализованы и успешно работают 2 перерабатывабщих завода: "Астор"(Пермь), ЛПЗ(Лениногорск,Татарстан)

 

Описание технологической линии.

Схема линии представлена в приложении 2.

Автопокрышка подаётся под пресс для резки шин, где режется на фрагменты массой не более 20 кг. Далее куски подаются в установку высокого давления.

В установке высокого давления шина загружается в рабочую камеру, где происходит экструзия резины в виде кусков размерами 20-80 мм и отделение металлокорда.

После установки высокого давления резинотканевая крошка и металл подаются в аппарат очистки брикетов для отделения металлокорда (поступает в контейнер)от резины и текстильного корда, выделение бортовых колец. Далее остальная масса подаётся в магнитный сепаратор, где улавливается основная часть брекерного металлокорда. Оставшаяся масса подаётся в роторную дробилку , где резина измельчается до 10 мм.

Далее вновь в кордоотделитель, где происходит отделение резины от текстильного корда и разделение резиновой крошки на две фракции:

менее 3 мм;