Обзор отечественных и зарубежных технологий по переработке изношенных автомобильных шин и отходов резины
В настоящее время в мире применяется целый ряд технологий по переработке и утилизации отходов резины и изношенных автомобильных шин. Эти технологии предполагают использование целых шин для различных целей, применение шин и резиновых отходов для получения энергии (сжигание, использование в цементной промышленности), измельчение шин и отходов резины с целью получения резиновой крошки и порошка, получение на основе отходов резины и старых шин регенерата.
Использование целых шин
Изношенные шины применяются для устройства искусственных рифов, служащих местом обитания рыб и устриц. Фирмой «Гудьир» в 1970 г . у берегов Австралии был создан искусственный риф из 15 тыс. шин. Рифы созданы у берегов Флориды (215 тыс.-шин); Новой Зеландии, Ямайки, Греции, Японии и др. Загрязнение морской воды при этом не происходит. Около 200 искусственных нерестилищ из изношенных шин создано в Германии.
Старые шины используют для зашиты склонов от эрозии. Для этого склоны покрывают шинами, засыпают землей и засевают травой.
Согласно разработке фирмы «Органикой» (Германия), при создании звукоизолирующих ограждений вдоль автострад у шин удаляют одну боковину, после чего их соединяют и заполняют землей. В результате образуется наклонный спуск, который можно озеленить. Такая конструкция не отражает звук и требует 5 тыс. шин на 100 м погонной длины барьера. Одновременно конструкция служит барьером безопасности.
Сжигание шин с целью получения энергии.
С точки зрения экологии использование изношенных шин для получения энергии оценивается неоднозначно. В первую очередь это связано с выделением цинка и окислов серы в атмосферу.
На примере тушения пожара на складе в Канаде (14 млн. шин) были рассмотрены особенности воздействия горения шин на окружающую среду. В дыме горящих шин содержатся канцерогенные субстанции и небольшие количества диоксина. Горевшие в Канаде шины тушили 17 дней с помощью пожарных вертолетов, грязевого ливня и снегопадов. В результате пожара образовались сотни литров диоксинсодержащих масел.
Вследствие выброса ядовитых дымов пришлось эвакуировать окрестное население.
Отмечается в то же время, что продукты сжигания шин в печах могут не загрязнять атмосферу и, что в техническом отношении нет проблем в организации полного и безопасного сгорания шин в существующих печах, оборудованных соответствующими фильтрами очистки выбросов.
Однако создание печей и очистительных установок для улавливания вредных газов и соединений тяжелых металлов требуют больших затрат. Имеется информация, что применение шин в качестве топлива требует затрат порядка 20 ~ 25 или даже 30 — 35 долларов на тонну. Метод сжигания шин неперспективен также с энергетической точки зрения: с учетом КПД при сжигании легковой шины количество энергии примерно равно получаемой от сжигания 3 л. нефти. По данным изготовителей энергия, накопленная в шине, равна энергии, получаемой при сжигании 27-30 литров нефти (21 литр расходуется на изготовление сырья и б литров на процесс переработки).
В Англии отходы резины и изношенные шины для получения энергии используются с 1975 года. Вращающаяся печь, в которую с высокой скоростью тангенциально поступает воздух, имеет производительность 100 шин в час. Более холодный избыточный воздух вытесняется к стенкам печи, наиболее горячая зона сжигания находится в центре в виде высокотемпературного вихря. Благодаря этому .не образуется дыма, отсутствует запах. С 1975 года было сожжено 32000 т отходов, получена существенная экономия нефтяного топлива и средств на захоронение отходов.
В Англии также функционирует установка для сжигания шин фирмы «Гудияр» и «Эйвон», а фирма «Оксфорд энерджи» строит завод, по получению электроэнергии за счет сжигания шин по технологии фирмы «Гумми Майер» (Германия).
Фирмой «Элм Энерджи и Рисайклинг ЛТД» получены разрешения и ассигнования на строительство завода по сжиганию 90 тыс.т. изношенных шин (12 млн. шт.) в округе Волверхемптон с целью производства 25 МВатт электроэнергии.
Одновременно будут получаться 15 тыс. т. отходов стали для сталелитейной промышленности и 300 т сырья для выплавки цинка.
Фирма «ЕРГ Гуммиферарбайтунг» запланировала строительство крупной установки для сжигания целых шин с целью получения энергии. Производительность установки 200000 шин в год. ТЭЦ строили совместно с фирмой «Фихтнер», чья технология сжигания принята в Западной Европе и США. Компания «Конти-ненталь АГ» и консорциум «Джемакн Энджиниринг» сотрудничают в проектировании и строительстве электростанции, на которой в качестве топлива используют изношенные шины 50 тыс. т в год (Стоимость электростанции составляет 32,6 млн. долларов).
Итальянская фирма «Марангони» с 1982 г. эксплуатирует две установки по сжиганию шин, производящие пар. При сжигании 8000 т шин в год (в г. Ровнато) и 2000 т шин в год в г. Фельтра. Эти установки характеризуются низким количеством выбросов в атмосферу и удовлетворяют требованиям законодательства ЕС. За счет сжигания 8000 т шин экономится почти 6000 т топлива.
Итальянская группа «Марангони» разработала два проекта установок для сжигания старой резины: вращающаяся конструкция, состоит из двух печей, рукавного фильтра и турбины 5 Мегаватт (24000 т шин в год), и печь шахтного типа 0,2 Мегаватт (4500 т в год).
Изношенные шины сжигаются в 9 штатах США на электростанциях в котельных установках различных типов (механических, циклонного сжигания, сжигания угля в распыленном состоянии, в псевдоожиженном слое).
В США у фирмы «Оксфорд Энерджи уэстли» в 1987 г. в Калифорнии начал функционировать завод по получению энергии при сжигании изношенных шин. Его мощность - 5 миллионов шин в год. Этот 14 мегаватный завод вышел на запланированную мощность и начал приносить доход. В течение 3 лет переработано 15 млн. шин. Получаемый при сжигании стальной шлак используется в цементной промышленности или при строительстве дорог. Зола, содержащая большие количества окиси цинка, улавливается, очищается и отправляется на переработку для получения цинка. Сера соскабливается и смешивается с известью. Затем из этой смеси изготовляют гипс, который может быть использован как удобрение или как строительный материал.
Предприятие в штате Коннектикут, испытания которого закончены, будет сжигать 12 — 13 млн. шин в год и производить 30 Мегаватт электроэнергии.
В будущем планируется построить в окрестностях г. Лас Ве-гас завод, который будет самым крупным предприятием такого рода в мире. Он будет сжигать 18 млн. шин в год и производить 50 Мегаватт электроэнергии.
Стоимость 1 кВт/ час производимой электроэнергии при сжигании изношенных шин составляет 8,5 цента. Для сравнения примерно 9 центов в случае применения альтернативных видов энергии (ветра и солнца). Однако, электроэнергия, получаемая при сжигании газа и нефти, значительно дешевле.
Основной причиной применения методов сжигания шин для получения энергии во многих развитых странах является отсутствие эффективных технологий глубокой переработки шин с целью получения продуктов высокого качества.
Применение шин в качестве топлива в цементной промышленности
Технология фирмы. «Бриджстоун/Файрестоун» успешно используется в Японии с начала 1980 — х годов. Целые или разрубленные на куски шины вводятся во вращающуюся печь, где температура исходящих газов достигает 1200 - 2800°Р (Сжигание целых шин или их кусков может также производится путем их подачи в зону, где температура исходящих газов 600 — 1400Т). Здесь металлокорд частично заменяет железную руду, необходимую в производстве цемента. Рекомендуют заменять шинами 5 - 10 % топлива. Стоимость реконструкции печей для перевода их. на процесс фирмы «Бриджстоун» составляет 100 000- 500 000 долларов. По информации фирмы возместить затраты можно в течение года или даже за более короткий срок.
Применение изношенных шин в цементной промышленности позволяет экономить 1- 2 % основного вида топлива.
Специалистами отмечается, что при сжигании изношенных шин при производстве цемента может быть сокращен на 25% расход ископаемых энергоносителей и снижен уровень загрязнения окружающей среды. Так как содержание кислорода в печи велико, горючие газы достаточно долго находятся в зоне сгорания, в процессе не образуется остатков вредных веществ по той причине, что сера и металл связываются в получаемом продукте.
В фирме «Рорбахцемент» (Германия) в 1982 году была пущена в эксплуатацию печь для получения цемента, в которой с целью частичной замены природного топлива сжигали шины.
В Австрии применение измельченных изношенных шин в цементной промышленности также считают перспективным.
Но имеются и противоположные данные. Так в Швейцарии фирма «Джура цемент уоркс» в 1989 г. прекратила сжигание шин в цементных печах из-за загрязнения окружающей среды продуктами сгорания.
Два миллиарда шин, лежащих на свалках США, эквивалентны 20 млн. т. угля и гарантируют цементной промышленности снабжение дешевым топливом в течение длительного времени.
Однако, в настоящее время в США из 200 существующих печей только 12 сжигают изношенные шины, несмотря на то, что затраты на замену угля изношенными шинами невелики.
Пиролиз
В наиболее развитых странах (США, Японии, Германии, Швейцарии и др.) уже довольно длительное время эксплуатируются опытно-промышленные установки по пиролизу шин мощностью 7-15 тыс. т. в год по сырью.
Пиролиз кусков шин и резиновой крошки осуществляется в среде с недостатком кислорода, в вакууме, в атмосфере водорода в присутствии катализаторов и без них, в реакторах периоди-"ческого и непрерывного действия, в псевдокипящем слое при различных температурах.
Исследован также процесс пиролиза смеси резиновой крошки (20%) и масла (80%).
Системы пиролиза, популярные в 70-е годы, оказались неудобными в эксплуатации в течение сколько-нибудь длительного времени. В настоящее время это направление считается не оправдавшим возлагавшихся на него ожиданий. Большая часть таких установок работала в периодическом режиме. Получаемые продукты требовали дополнительной очистки перед употреблением, а затраты не покрывались стоимостью получаемых материалов. Специалисты считают, что проблема пиролиза старых шин практически исчерпана из-за высоких затрат и низкого качества получаемых продуктов.
Однако, фирма «Энерж Рисерч Интернейшнл» усовершенствовала технологию пиролиза на своей установке «Реактор». Установка может перерабатывать 1 млн. легковых шин ежегодно, получая из 1 т шин 160 галлонов дизельного масла №2, 500 фунтов высокосортного технического углерода и 300 — 400 фунтов стальной проволоки.
Фирма «Америкен Тайр рекламейшн» запатентовала высокоэкономичный одноступенчатый процесс пиролиза изношенных шин, особенность которого заключается в улучшении качества остаточного технического углерода за счет очистки его от примесей.
В Японии на фирме «Хебен рисайклер» действует завод по пиролизу шин периодическим методом. В фирме «Кобе стил» и «Онахама смелтинг энд рифайнинг» - непрерывным методом (загрузка 1 т/ час и 4- т/час соответственно). Следует отметить, что наиболее эффективен пиролиз целых шин, так как измельчение требует больших затрат, а полученный материал трудно обрабатывается в реакторах.
В Канаде предусматривается строительство завода мощностью 10000 т в год по пиролизу шин под вакуумом. В этих условиях увеличивается выход масла, минимальны вторичные реакции, получаемый технический углерод легче диспергируется.
В Англии введен в эксплуатацию завод по переработке 50000 т шин в год в виде кусков размером 20 мм методом пиролиза при 350 — 500°С в бескислородной среде. При этом получают 3 — 4 тыс. т легкого дистиллята, 17 тыс. т твердого топлива, аналогичного древесному углю, 5-7 тыс. т металла. На стадии освоения мощность завода не превышает 30% проектной. Стоимость завода составляла 12 млн. долларов.
Дробление (измельчение) изношенных шин.
Измельчение (дробление) шин считается наиболее привлекательным методом их переработки, поскольку он позволяет максимально сохранить физические' свойства резины в продуктах 'переработки. Методы измельчения принято разделять на' измельчение при положительных температурах и криогенное измельчение.
В.США в 1990 году было произведено резиновой крошки, методом дробления изношенных шин:
- при положительных температурах 80 -90 млн. фунтов;
- криогенным методом - 30 - 35 млн. фунтов.
Первая установка по получению резиновой крошки криогенным методом в США начала функционировать у компании «Мид-вест Эластомерикс» в штате Огайо в 1979 г.
. В Великобритании фирмой «Мирэн Инвестмент корпорейшн» должны быть построены 3 завода по измельчению шин, на которых будет перерабатываться 12 млн. штук ежегодно. Заводы будут снабжаться сырьем через пункты сбора и сортировки шин.
В Германии в 1979 г. имелись 2 установки по дроблению шин при низких температурах (в Брауншвейге и в Эссоне).
Фирма «Хэльдт» в 1987 г ежесуточно перерабатывала в резиновую крошку около 20 т шин с применением криогенной технологии.
В настоящее время в Германии работают 2 завода, на которых применяют криогенную технологию измельчения шин, при этом мощности используются неполностью.
Фирма «Оид Капитал» (Германия) считает перспективным строительство установки для переработки изношенных шин с целью получения резиновой крошки криогенным методом. Приводятся характеристики и преимущества установки Ппйее ЕС — 400. Фирма утверждает, что сравнительно малые затраты на изготовление установки и невысокие производственные расходы гарантируют рентабельное изготовление крошки.
Японской компанией «Осана газ энджиниринг» в 1977 г . был разработан криогенный способ дробления шин. Недостатком способа явились большие эксплуатационные расходы на жидкий азот. Эксплуатационные расходы при дроблении при положительных температурах, невелики, но стоимость оборудования выше, чем при использовании низкотемпературного дробления. В связи с этим фирма позднее разработала комбинированный способ: грубое дробление при положительных температурах, а последующее измельчение в порошок при низких температурах и построила соответствующую компактную и полностью автоматизированную установку с годовой производительностью 7000 т.
В Японии производят резиновую крошку из шин (при обычных и низких температурах). Качество крошки регламентируется стандартом Японского научного общества (5ГШ8), в соответствии с которым определяются фракционный состав, плотность, содержание золы, а их величины зависят от требований потребителей.
В бывшем СССР было разработано и внедрено несколько технологий и технологических линий измельчения изношенных шин только с текстильным кордом. До 1990 года функционировало более 10 заводов по производству регенерата из амортизован-ных шин, при этом каждый завод имел в своем составе линию измельчения. Для переработки шин использовали технологию измельчения при положительных температурах на валковом и мельничном оборудовании.
Необходимо отметить, что все перечисленные выше зарубежные технологии получили практическое (промышленное) освоение в одном — двух производствах. При, казалось бы, массовом наличии сырья тиражирование производств не состоялось. Главные причины — длительность окупаемости производств, ограниченность рынков сбыта продуктов переработки, в том числе и резиновой крошки 3-8 мм.
За последние 10 лет в России накоплен большой научно-технологический опыт в области переработки изношенных шин с ме-таллокордом и изучении рынков сбыта продуктов переработки шин.
10-15 лет назад резиновая крошка размером 3-8 мм широко использовалась в производстве регенерата, -спрос на который был достаточно устойчив и имел тенденцию к росту. Более того, периодически имел место дефицит этого товара на рынке из-за резкого сокращения его производства в странах бывшего «социалистического лагеря». В настоящее время появился спрос на качественный регенерат, который вырабатывается с использованием не 3-8 мм резиновой крошки с примесью 7-10 % текстиля, а тонкодисперсных резиновых порошков с размерами частиц менее 0,7 мм (Япония, Россия, США и др. страны). Например, в Китае идет переход на использование в этих целях порошков с дисперсностью менее 0,45 мм (спрос 50 тыс. тонн в год). Стоимость регенерата подошла вплотную к стоимости первичного сырья (каучуков), что "в свою очередь объясняется высокой стоимостью резиновых порошков по сравнению с крошкой. По имеющимся данным на рынке Германии стоимость порошков составляет:
|
Порошок с частицами:
|
Цена, в долл. США
|
|
до 1 мм
|
465 + 529
|
|
1-3 мм
|
225
|
|
3-5 мм
|
200
|
Разработкой оборудования для производства тонкодисперсных порошков из полимерных материалов и резин в последние 2-3 года активно занимаются фирмы США, Англии, Швейцарии, Италии, Германии, и других стран. Однако создать эффективное оборудование для получения порошков в промышленных объемах удалось только российской фирме - «Рекрия Инжиниринг»® г. Москва.
Разработанные ООО «Рекрия Инжиниринг»® технологические линии экструзионного измельчения изношенных автомобильных шин при повышенных температурах различной производительностью (3-13 тыс. тонн в год по сырью) позволяют получить тонкодисперсные «0,5-2,0 мм» резиновые порошки с высокоразвитой удельной поверхностью частиц «2500-3500 см. кв/г».
Эти порошки обладают хорошей сорбционной способностью и повышенной совместимостью с полимерными связующими «эластомеры, термопласты», что делает их незаменимыми для получения новых материалов - резинопластов и новых нефтяных сорбентов широкого применения.
Поэтому не случайным является то обстоятельство, что французская фирма С.L.M.P. и американская «RedwoodRubberLLC» после испытания порошков (фракции < 0,5; 1,0; 1,5 и 2,5 мм), которые производит РИЦ «Росполимер» (г. Москва) по технологии экструзионного измельчения, сделали запрос: первая — на поставку порошков, а вторая на поставку экструдеров — измельчителей.
Из запросов американской фирмы видно, что она намерена использовать экструдеры-измельчители в производстве регенерата, используя для домола резиновую крошку с размером частиц 3—8 мм.
Что же касается французской фирмы, которая сама изготавливает 2-3 мм крошку и оборудование для ее производства из изношенных легковых шин, то она намерена перепродавать порошки на европейском рынке, в частности в Германию, фирмам, занимающимся ликвидацией «нефтяных пятен» на воде, образующихся в результате аварий и других причин при заполнении и сливе нефтяных танкеров. Спрос на порошки на Германском рынке для этих целей составляет 20 000 тонн ежегодно. Цена - 2000 долл. США за тонну.
Указанные выше причины заставили зарубежных и отечественных разработчиков технологий и оборудования пересмотреть свои подходы к создаваемым технологическим линиям.
Исследование рынка оборудования
и современных технологических линий
по переработке автомобильных шин и отходов резины
В настоящее время на российском рынке предлагают свои линии по переработке изношенных автомобильных шин до тонкодисперсных порошков (менее 1 мм) российские фирмы: ООО «Рек-рия инжиниринг» г. Москва, АО «Техпро» (с участием НИИШП), г. Москва, ТОО фирма «Астор» г. Пермь, АО «Троицкая технологическая лаборатория», г. Троицк Московской области, НПП «Роса» г, Королев Московской области.
Активно работают на Российском рынке иностранные фирмы или их посредники:
«INTEC» (Германия), «Crumb Rubber Technology Inc» (США) и«WIRTECH» (Швейцария).
Общее, что характеризует эти фирмы то, что их технологии созданы с учетом ситуации на рынке резинового сырья, т.е. получение от переработки изношенных автомобильных шин новых продуктов - тонкодисперсных резиновых порошков (менее 1,0 мм).
Технология ООО «Рекрия инжиниринг»
По принципу воздействия на измельчаемый материал этот способ воспроизводит в непрерывном режиме эффект двухвалковых мельниц (вальцев), когда два валка вращаются навстречу друг другу с различной окружной скоростью.
Измельчаемый материал, попадая в межвалковый зазор, подвергается одновременному сжатию и сдвигу. Вследствие этого материал разрушается (хрупкое разрушение), или в нем протекают процессы надмолекулярного течения, сопровождающиеся необратимой деформацией (пластичные материалы).
В случае упруго-эластичных материалов, какими являются все виды вулканизованных резин, сжатие сопровождается накоплением внутренней энергии, которая высвобождается вследствие одновременного воздействия сдвиговых усилий и сжатия. Другими словами, происходит процесс упруго-деформационного измельчения,- сопровождающийся выделением тепловой энергии.
В отличие от эффекта вальцев, в экструзионном варианте, этот процесс протекает в замкнутом пространстве и в непрерывном режиме.
Способ запатентован во всех развитых странах: США (патент 4.607.796; 4.607.797), СССР (патент 4-14.31212.А1), Болгария (патент 52100), Россия (патент 1434663) и др.
Типовая установка экструзионного измельчения изношенных шин комплектуется исходя из следующей концептуальной предпосылки:
- возможность переработки шин с металлокордом;
- возможность переработки грузовых и автобусных шин диаметром до 1400 мм, а также технологических отходов других видов резин;
- конечной целью производства по переработке изношенных шин является получение прибыли за счет производства качественно нового продукта — тонкодисперсных резиновых порошков, пригодных для эффективного использования по новым направлениям;
- исходя из предыдущей предпосылки не целесообразно, особенно в случае крупногабаритных шин, производить одновременное измельчение протекторной части с остальными ее составляющими, в частности с бортовым кольцом;
- производство не должно сопровождаться накоплением труднореализуемых отходов (бортовые кольца, металлокорд, текстиль);
- производство по его экономической эффективности не ориентировано на государственную финансовую поддержку;
- срок окупаемости капитальных вложений не должен превышать полутора лет;
- санитарно-гигиенические условия производства и выбросы должны соответствовать уровню Европейских стандартов и страны его размещения;
- конечные продукты производства должны обладать конкурентоспособностью на мировом рынке, при этом экспорт их должен составлять не менее 50 % от объема выпуска порошков;
- производство должно быть ориентировано в перспективе на собственную переработку продуктов измельчения в изделия, материалы и композиты.
Описание базовой технологической схемы экструзионного способа производства
Изношенные шины и технологические отходы резины со склада подаются в зону переработки с помощью электропогрузчика, где у грузовых шин на щиноразделочных станках вырезаются бортовые кольца и снимается протекторный слой резины.
После этого образуется три технологических потока.
Первый поток
Протекторная резина и другие отходы резины подаются в дробилку 2-ой ступени ДР-500х800, где происходит их измельчение до размера кусков, проходящих через решетку с ячейками 10 мм.
Из дробилки резиновая крошка шнековым транспортером подается в бункер- накопитель, а из него транспортером — в питающий бункер экструдера - измельчителя.
Полученный тонкодисперсный порошок пневмосистемой подается на вибросито, где происходит разделение порошка на 3 фракции: < 0,5 мм, < 1,5 мм, < 2,0 мм или на любые другие фракции.
Остаток на первом сите возвращается на повторное измельчение в том же экструдере-измельчителе.
Фракционированные порошки с -помощью винтовых транспортеров подаются в бункера -накопители по фракциям, а затем расфасовываются в мешки по 25-30 кг или затариваются в мягкие контейнеры «БИГ-БЭГИ» по 400-800 кг, которые электропогрузчиком транспортируются на склад готовой продукции.
Второй поток.
Шинные каркасы и целые легковые шины цепным транспортером подаются в каскадный шредер КШР-88, где происходит измельчение до размера кусков, проходящих через решетку с ячейками 50 мм.
Из каскадного шредера куски шин с помощью шнекового конвейера подаются в дезинтегратор СЭ-200, в котором происходит разрыхление и отделение текстильного корда от резины, а далее в магнитный барабанный сепаратор для освобождения резины от остатков металла.
Затем резино-текстильная смесь с помощью шнекового конвейера подается в гравитационный сепаратор для отбора текстиля. Текстиль самотеком подается в накопитель.
Очищенная от основного металла и текстиля резиновая крошка подается шнековым конвейером в бункер-накопитель, а из него, также шнековым конвейером - в питающий бункер экструдера, где происходит тонкодисперсионное измельчение.
Полученный в экструдере порошок пневмотранспортной системой подается на классификатор, где фракционируется на 3 фракции:<0,5<1,5;<2,0 мм. или на любые другие фракции.
Остаток с первого сита возвращается на последующее измельчение в экструдер-измельчитель с помощью шнекового конвейера.
Фракционированные порошки с помощью шнековых конвейеров подаются в бункера-накопители по фракциям, а затем расфасовываются в мешки по 25-3.0 кг. или в мягкие контейнеры по 400 и 800 кг, которые электропогрузчиком транспортируются на склад готовой продукции.
Третий поток
Бортовые кольца от шиноразделочных станков с помощью автопогрузчиков подаются на гильотинный нож и режутся на куски размером 20, 30 или 40 мм, после чего они направляются в накопитель, затариваются в контейнеры и подаются электропогрузчиком на склад готовой продукции.
Описанная базовая схема переработки шин соответствует концептуальному подходу разработчика в данной проблеме, является оригинальной и считается предметом «Ноу-хау»
Стоимость комплекта оборудовйния в ценах Российского производства - 1300 тыс. долл. США. В ценах производства во Франции, Германии, США - 2500-2800 тыс. долл. США.
Стоимость шеф-монтажных и пуско-наладочных работ (по российским данным) составляет до 10 % °т стоимости оборудования.
Себестоимость производства 1 тонны порошков (в условиях России) - 800-1000 руб.
Отпускная цена порошков •— 3000—3200 руб/тонна, в зависимости от качества порошков и объемов закупки.
Рентабельность — 37,9 %.
Срок окупаемости — до 1,5 лет.
Товарный выход продуктов
Основным конечным продуктом переработки отходов резинотехнических изделий и амортизованных шин является резиновый порошок трех фракции: 0,5; 1-1,5; 2,0 мм.
Выход конечного продукта при переработке отходов производства резинотехнических изделий - 100 % от их исходной мае--сы, а изношенных шин - 65 % от исходной массы.
Вторичные продукты, образующиеся при переработке резиновых отходов и шин
При переработке отходов производства резинотехнических изделий вторичные продукты не образуются.
При получении резинового порошка из одной тонны изношенных шин образуются текстильно- кордные отходы в количестве -170 кг и отходы металлического корда в количестве 170 кг.
Текстильно-кордные отходы продаются потребителям и могут использоваться в собственном производстве для изготовления нефтяных сорбентов типа «Сорбойл»®.
Отходы металлокорда продаются предприятиям Вторчермета и строительным организациям.
Энергоносители
Электроэнергия напряжением: 220/380 В, частота тока - 50 гц.
Расход электроэнергии на производство 1 т резинового порошка (суммарно по трем фракциям) составляет в среднем 450 кВт. Оборотная вода для охлаждения — 24 м 3 /час.
Технология АО «ТехПРО» (Тушинский машзавод)
В 1995 году АО «ТехПРО» с участием научно-исследовательского института шинной промышленности (НИИШП) приступило к монтажу технологической линии по переработке изношенных шин с металлокордом собственной разработки производительностью 3,5 тыс. тонн в год. Суть технологии — постадийное измельчение шин (двухроторная дробильная установка ДУ-1, молотковая дробилка Т -00.000., окончательный домол кротки в мельницах М-800 до порошков фракции 0,5 мм и их просеивание на сите У1-РК-5-2.
В результате переработки 3,5 тыс. тонн изношенных шин получается:
|
1.
|
Резиновый порошок 0,5 мм (с содержанием текстильного корда до 5 %)
|
- 2240 т
|
|
2.
|
Текстильные кордные отходы (с содержанием резины до 40 %)
|
-350т
|
|
3.
|
Металлический корд (с содержанием резины до 20 %)
|
-870т
|
|
4.
|
Механические потери
|
-40т
|
Текстильно-кордные отходы возможно использовать в производстве теплоизоляционных плит и для тампонирования нефтяных скважин.
Металлический корд в связи с большим содержанием резины не подлежит переработке и вывозится на полигоны отходов.
Организованное в 1998 году на Тушинском машзаводе производство по переработке изношенных шин производительностью 6,0 тыс. тонн в год укомплектовано экструдером-измельчителем ЭЙ -4 (производства ООО «Рекрия Инжиниринг»).
Краткое описание технологии
Целые шины без предварительной вырезки бортового кольца со склада подаются в резательную машину (дробильную установку), где разрезаются на куски не более 50 х 100 мм и поступают в расходный бункер.
Из бункера куски поступают в молотковую дробилку для дальнейшего измельчения с одновременным отделением металлического и текстильного
корда. По замыслу разработчиков молотковая дробилка обеспечивает также режим измельчения, при котором резина ведет себя как «твердое тело».
Текстильный корд вентилятором направляется в циклон, а металлический корд отделяется от резины на ленточном магнитном сепараторе и выводятся из производственного процесса.
Частицы резины размерами менее 20 мм поступают на дальнейшее доизмельчение в экструдер-измельчитель ЭИ-4 сагреги-рованный с аеросепаратором ЛПРК.
Конечный продукт — резиновый порошок с частицами 0,5 мм, упаковывается в мешки.
Технико-экономические характеристики линии
|
1.
|
Производительность (по исходному сырью)
|
-3,5 тыс. т /год
|
|
2.
|
Максимальный размер шик (наружный диаметр)
|
-1200мм
|
|
3.
|
Расход на 1 тонну крошки:
электроэнергии
воды
|
- 329 кВт /час
- 5 куб. м
|
|
4.
|
Производственные площади
|
- 300 кв.м
|
Технология и технологическая линия по переработке
изношенных шин ТОО фирмы «АСТОР» (г. Пермь)
Предлагаемая на рынке линия «АСТОР» работает на совмещении бародеструкционного и экструзионного метода разрушения шин.
Сущность технологии состоит в том, что фрагменты шин помещаются в рабочую камеру, где под высоким гидростатическим давлением резина «сжижается» (эффект псевдотекучести) и вытекает через фильеры камеры, а 90 % металлокорда, отделившегося от резины удаляется, на первой стадии переработки.
Дальнейшее измельчение резины происходит в роторно-но-жевой дробилке и экструдере-измельчителе (ООО «Рекрия инжиниринг») с отделением текстильного корда в кордоотделителях и остатков металлокорда в магнитных сепараторах.
Краткие технические характеристики линии
|
1.
|
Максимальный объем переработки шин в год {при 3-х сменной работе)
|
6 тыс. тонн
|
|
2.
|
Выход товарной крошки и порошков (0,5 -3,0 мм)
|
4 тыс. тонн
|
|
3
|
Выход текстильного корда
|
0,9 -тыс. тонн
|
|
4.
|
Выход металлокорда
|
1,1 тыс. тонн
|
|
5.
|
Удельный расход электроэнергии {на 1 т продукта)
|
540 кВт
|
|
6.
|
Производственная площадь
|
700 кв. м
|
|
7
|
Максимальный размер перерабатываемых шин (наружный диаметр)
|
1200 мм
|
Линия состоит из трех модулей:
- модуль отделения металлокорда и получения первичной крошки;
- модуль измельчения;
- модуль фракционирования и упаковки.
На производстве (в 3-х сменном режиме) занято 45 человек.
Стоимость линии 2 млн. долларов США.
Окупаемость инвестиций — 6 лет.
Описание технологической схемы
Шина по ленточному транспортеру (поз. 1) подается на стол пресса для резки шин (поз. 2), где режется на куски (фрагменты) массой 14 кг. Далее по ленточным транспортерам (поз. 3) куски подаются в два загрузочных устройства установки высокого давления (поз. 4).
В установке высокого давления шина загружается в рабочую камеру, которая передвигается под плунжер пресса, где происходит' экструзия резины в виде кусков размерами 20 - 80 мм и отделение металлокорда.
После установки высокого давления резино-тканевая крошка и металл по ленточному транспортеру (поз. 5) подаются в игольчатый барабан (поз. 6), где происходит дополнительное отделение металлокорда от резины и тканевого корда и вся масса по транспортеру (поз. 7) подается в магнитный сепаратор (поз. 8), на котором металл в количестве 90 % от его общей массы улавливается и попадает в контейнер, (поз. 35).
Из магнитного сепаратора вся оставшаяся масса подается по ленточному транспортеру (поз. 9) в роторную дробилку (поз. 10), где резина с тканевым кордом и остатками металла измельчается до фракции 10 мм.
Измельченная масса по ленточному транспортеру (поз. 11) подается в кордоотделитель (поз. 12), где происходит основное отделение резины от корда и разделение резиновой крошки на две фракции: - до 3 мм и от 3 до 10 мм.
Отделившийся от резины текстильный корд поступает в контейнер (поз. 36), а мельчайшие частицы корда с помощью местного отсоса попадают в фильтр (поз. 34) через конденсор (поз. 32).
Фракция резиновой крошки от 3 до 10 мм поступает по шне-ковому транспортеру (поз. 13} в магнитный сепаратор (поз. 15), где свободный металл улавливается и попадает в контейнер (поз. 35).
Фракция резиновой крошки до 3 мм поступает по пневмо-транспортеру (поз. 14) в циклон (поз. 21). Далее резиновая крошка поступает по шнековому транспортеру (поз. 16) в бункер -накопитель (поз. 17), откуда шнековым транспортером (поз. 18) крошка подается в экструдер-измельчитель (поз. 19).
В случае, если резиновая крошка фракцией более 3 мм интересует потребителя как товарная продукция, то с помощью объемного дозатора (поз. 29) она фасуется в бумажные мешки и контролируется на весах (поз. 30).
В эструдере-измельчителе (поз. 19) резиновая крошка и текстильный корд доизмельчаются. Измельченные продукты пневмотранспортом (поз. 20) подаются в циклон (поз. 21). Из циклона (поз. 21) резиновая крошка до 3 мм и измельченные продукты, поступившие из экструдера, подаются в магнитный сепаратор (поз. 22).
Из магнитного сепаратора (поз. 22) резиновая крошка с текстильным кордом подается шнековым транспортером (поз. 23) в кордоотделитель (поз. 24), в котором происходит дополнительное разделение резиновой крошки и текстильного корда.
Отделившийся текстильный корд попадает в контейнер (поз. 36), а мельчайшие частицы корда улавливаются в фильтре (поз. 34).
Из кордоотделителя (поз. 24) шнековым транспортером (поз. 25) крошка с оставшимся кордом поступает в вибросито (поз. 26), где происходит ее фракционирование на:
Iфр.......................................... от 0,2 до 1,0 мм;
IIфр........................................ от 1,0 до 3,0 мм;
IIIфр...................................... свыше 3,0 мм
Фракция резиновой крошки более 3 мм возвращается в экст-. рудер-измельчитель (поз. 19).
Далее из вибросита (поз. 26) с помощью шнековых транспортеров (поз. 27) резиновая крошка Iи IIфракций поступает в бункера-накопители (поз. 28), откуда объемными дозаторами (поз. 29) крошка дозируется в бумажные мешки и контролируется на весах (поз. 30). Заполненные товарной крошкой мешки прошиваются на машине (поз. 31)
Технология озонного разрушения изношенных шин ЗАО«Троицкая технологическая лаборатория «ТТЛ» (г. Троицк, Московской обл.)
Озон, контактируя с поверхностью резины, приводит к быстрому ее окислению, т.е. к разрушению межмолекулярных и внутримолекулярных связей. Особенно интенсивно разрушаются напряженные связи. Поэтому, при появлении или наличии на поверхности резины микротрещин, прежде всего начинается атака озоном тех молекул, которые расположены в вершинах трещин. Это приводит к быстрому разрастанию трещин и распаду материала на куски со сравнительно гладкими поверхностями. Ситуация напоминает низкотемпературное криогенное разрушение. Однако, в случае озонной атаки, поверхность образовавшихся кусков окислена, т.е. на поверхностях снижается молекулярная масса и появляются кислородсодержащие продукты окисления резины. На развитие реакции озонного разрушения очень сильное влияние оказывает напряженность резины, поэтому напрягаемые куски распадаются гораздо быстрее. Реакция протекает при очень низких энергозатратах. Можно сказать, что. озонное разрушение на частицы определенного размера требует энергозатрат в 5-10 раз меньше, чем криогенное разрушение. Когда разрушение идет до очень малых частиц (меньше 0,5-1 мм), то эффект окисления в среднем выражен достаточно сильно. Если же разрушение завершается образованием частиц 2-10 мм, то окисление в среднем можно рассматривать как слабое.
Озон действует как рассекающий нож, измельчение сопровождается окислением приповерхностного слоя, требует низких энергозатрат и существенно ускоряется при деформациях кусков шин.
Работу «ТТЛ» в указанном направлении можно разбить на 2 этапа: до 1997 года и в настоящее время.
На первом этапе разработчики исследовали достаточно хорошо известный эффект растрескивания резины под действием озона в конкретном отношении — растрескивание изношенных автошин. Озонные генераторы в настоящее время производятся в целом ряде организаций, они сравнительно недорогие и поэтому априорно можно было считать, что процесс протекает достаточно эффективно. «ТТЛ» разрабатывала разные установки, в которых отходы резины одновременно подвергаются воздействию потока озона и деформированию. Это были низкопроизводительные и непромышленные установки. О разрушении целой шины речь еще не шла. Созданная в «ТТЛ» установка озонного разрушения (небольшая пилотная) работает на АРЗ № 10 (Москва).
В 1997 г. «ТТЛ» установила контакты с американской фирмой, получила американский патент на способ разрушения резин и одновременно установила эффективные контакты с немецкими фирмами Баварии. В настоящее время эти фирмы самостоятельно ведут проработку процесса, выплачивая «ТТЛ» определенные. суммы за научные консультации и самостоятельно создают установки для переработки шин.
В 1997 г. немецкие фирмы получили сертификат безопасности в отношении использования данной технологии в заводских и городских условиях.
Кроме того «ТТЛ» договорились с двумя предприятиями отечественной оборонной промышленности во Ржеве и Тамбове, где были разработаны блоки озонного разрушения. Каждый такой блок выполняется из нержавеющей стали и предназначен для непрерывного измельчения шин легковых автомобилей или кусков шин грузовых автомобилей размером 5-30 см. На выходе такого блока осуществляется высыпание резиновой крошки размером несколько миллиметров с производительностью 250 кг/час. Цены таких установок сравнительно невелики. Две пилотные установки уже доставлены из Ржева в Москву и в закрытом состоянии находятся на площадке.
Сказанное выше позволяет рассматривать эту технологию как весьма эффективную, как новое решение, обеспечивающее начальную стадию разрушения резины с достаточно полным отделением резины от корда. Однако специалисты считают, что едва ли следует стремиться к слишком сильному озонному измельчению, приводящему к получению мелких частиц резины, поскольку он приводит к слишком сильному окислению. Разрушать шину озонной атакой следует до размера частиц 10 — 15 мм, а затем уже доизмельчать ее и превращать в дисперсный порошок с большой удельной поверхностью в экструдерах -измельчителях.
Сравнительный анализ существующих технологий
Вопрос заключается в том, по какой из трех известных сейчас технологий идти:
- традиционно с использованием каскада из 5-ти дробилок (или помольных вальцев);
- криогенным способом с использованием жидкого азота (или турбохолода с каскадом дробилок);
- по способу непрерывного сжатия и сдвига в замкнутом объеме в червячно-кулачковых машинах (экструзионный способ ООО «Рекрия инжиниринг»).
- Каждый из них обязательно в той или иной мере включает типовой набор оборудования:
- дробилки грубого дробления на куски 50-100 мм;
- дробилки второй стадии измельчения в целях отделения металлокорда и текстиля;
- магнитные сепараторы;
- аэросепараторы для отделения текстиля;
- сита для фракционирования порошка;
- бункера - накопители;
- рукавные фильтры - пылесборники;
- пневмотранепортные системы;
- транспортеры;
- вентиляционные системы.
Различие, в основном, заключается в аппаратурном оформлении конечных стадий измельчения, требуемых производственных площадях и энергозатратах на 1 тонну конечного продукта.
Коммерческое использование технологий утилизации
(экономическая выгода)
При разработке бизнес-плана производства по переработке изношенных автомобильных шин необходимо учитывать некоторые особенности:
Переработчик при приеме сырья в переработку получает некий доход в виде платы за принятые шины. Размер этой платы определяют администрации регионов России в соответствии с постановлением Правительства РФ от 28.08.92 г. № 632 « Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей среды, размещение отходов, другие виды воздействия». В Москве такая плата с 1997 года до настоящего времени составляет 500 рублей за 1 тонну изношенных автомобильных шин. В Татарстане- 1000 рублей.
Создаваемые производства по переработке отходов полностью освобождаются от налога на прибыль в местный бюджет на основании решений региональных Администраций. Такое решение в Москве оформлено Законом г. Москвы «О ставках и льготах по налогу на прибыль» от 18.06.97 г. № 19.
Региональные администрации могут предоставить предприятиям, перерабатывающим отходы, льготные тарифы аренды помещений, за. пользование электроэнергией, водой и канализацией. Дополнительные доходы позволят переработчикам снизить цены на продукты переработки отходов и изделий из них, что повысит конкурентоспособность этих продуктов на Российском и зарубежных рынках.