Переработка и утилизация отходов резины и изношенных автомобильных шин(покрышек)

Отходы резиновых изделий принято делить на отходы производства и отходы общественного потребления. Отходы производства резиновых изделий накапливаются на предприятиях, производящих резинотехнические изделия, автомобильные шины, резиновую обувь. Отходы потребления образуются в результате хозяйственной деятельности физических и юридических лиц.

Отходы производства. Отходы производства резинотехнических изделий делят:

• отходы резиновых смесей;
• невулканизованные резиновые отходы;
• вулканизованные резиновые отходы.

Отходы потребления. Основным, наиболее массовым видом отходов общественного потребления являются амортизированные шины. В мире на производство автомобильных шин расходуется половина производимых синтетических и натуральных каучуков (более 15 млн т в год), и в конечном итоге все производимые шины через определенное время попадают в отходы Время эксплуатации автомобильных шин меньше, чем время эксплуатации большинства резиновых изделий.                                

В мире применяют различные технологии по переработке и утилизации резиновых отходов и изношенных автомобильных шин. В этих технологиях предусмотрено использование изношенных шин и резиновых отходов для получения энергии путем сжигания, измельчение шин и резиновых отходов для получения резиновой крошки, порошка и регенерата.

Утилизация целых шин. Целые изношенные шины используют при устройстве искусственных рифов, служащих местом обитания рыб и устриц. У берегов Австралии фирмой «Гудияр» (1970 г.) был создан искусственный риф из 15 тыс. шин, у берегов Флориды — из 215 тыс. шин. Искусственные рифы из шин имеются также в Новой Зеландии, Греции, Японии, на Ямайке и в других странах. Морская вода при этом не загрязняется.

Иногда изношенные шины применяют как защитные элементы,например при укреплении склонов от эрозионных процессов. В этом случае склоны покрывают покрышками, засыпают их почвенным грунтом и сеют травы.

Сжигание шин с целью получения  энергии. Использование изношенных шин для получения энергии с точки зрения экологии неоднозначно, так как это связано с выделением в атмосферу больших количеств цинка и серы.

Однако в целях утилизации шин и получения при этом дополнительной энергии в мире широко применяют сжигание шин.

Основная причина применения методов сжигания шин для лучения энергии во многих развитых странах — отсутствие эффективных технологий комплексной переработки шин с получением продукции высокого качества.

Применение шин в качестве топлива в цементной промышленности. Технология фирмы «Бридж стоун/Файрестоун» успешно используется в Японии с начала 80-х годов. По данной технологии целые или разрубленные на куски шины водятся в модернизированную вращающую печь. Металлокорд, находящийся в шинах, частично заменяет железную руду, необходимую в производстве цемента.

Однако в Швейцарии фирма «Джура цемент уоркс» в 1989 г. прекратила сжигание шин в цементных печах из-за загрязнения окружающей среды продуктами сгорания. В США из 200

существующих печей только 12 сжигают изношенные шины, несмотря на то что затраты на переоборудование печей для замены угля изношенными шинами сравнительно невелики. 2 млрд шин, лежащих на свалках США, эквивалентны 20 млн т угля и гарантируют снабжение цементной промышленности дешевым топливом в течение длительного времени.

Пиролиз отходов резины. В наиболее развитых странах: (США, Японии, Германии, Швейцарии и др.) уже длительное времяэксплуатируют опытно-промышленные установки по пиролизуизношенных шин мощностью 7... 15 тыс. т/год по сырью.

Пиролиз кусков шин, резиновой крошки осуществляется в среде с недостатком кислорода. Но так как большая часть этих установок работала в цикличном режиме, а получаемые продукты пиролиза требовали дополнительной очистки перед последующим пользованием, а главное — затраты не восполнялись стоимость не получаемых материалов, пиролиз старых шин практически не применяют.                                                               

Однако фирма «Энерж Рисерч Интернейшнл» (США) усовершенствовала технологию пиролиза на своей установке «Реактор», которая может перерабатывать 1 млн легковых шин ежегодно, получая из 1 т покрышек более 600 л дизельного масла № 2, 227 высокосортного технического углерода и 130... 180 кг стальной проволоки..                                                                                            

В Канаде предусматривают строительство пиролизного завода мощностью 10 000 т в год с

В США в 1990 г. при дроблении изношенных шин было произведено резиновой крошки 30...40 тыс. т (в том числе для производства резиноасфальта 18...20 тыс. т) при положительных температурах и 13...16 тыс. т — криогенным методом.

Первая установка по получению резиновой крошки криогенным методом начала функционировать в штате Огайо (США) в 1979 г. В Великобритании построены три завода по измельчению покрышек мощностью 12 млн покрышек ежегодно. В Германии в 1979 г. начали работать 2 установки по дроблению покрышек при низких температурах (в г. Брауншвейге и в г. Эссоне). Фирма «Хэльдт» (Германия) в 1987 г. ежесуточно перерабатывала в резиновую крошку около 20 т шин с применением криогенной технологии (замораживание — молотковая дробилка — ножевая дробилка)

На российском рынке технологические линии измельчения резиновых отходов, в том числе и шин с металлокордом, при нормальных температурах предлагают следующие зарубежные и отечественные фирмы: CIMP (Франция), АО «Тушинский машиностроительный завод» (ТМЗ), РИЦ «Росполимер» (Россия).

Определяющим условием, при котором можно ликвидировать преграды, существующие для утилизации изношенных шин, — экономическая эффективность используемых технологий переработки и использования получаемых при этом продуктов. Решить проблему переработки и использования изношенных шин можно, объединив усилия всех ответственных сторон: переработчиков, потребителей, шинников, федеральных и местных исполнительных органов. Только наличие соответствующего законодательства об утилизации использованных шин открывает новые рынки для технологий переработки и применения полученных продуктов. Для этого должна быть создана система стимулирования с обязательным участием правительства.

В штате Род-Айленд должен быть принят закон о взносе Юдолл с каждой шины, проданной в штате. Деньги будут возвращены, когда изношенную шину сдадут дилеру. С 1 января 1993 г. вступил в силу закон, по которому каждая новая шина проданная в штате, облагается налогом в 50 центов. Эти деньги предназначены на развитие переработки и вторичного использования шин.

Помимо сбора 7 долл. за 1 шину, который уже платят покупатели за ликвидацию изношенных шин в штате Онтарио, принят налог на новую шину 5 долл. без указания, как будут использованы эти деньги.

В штате Вашингтон берут сбор 1 долл. за каждую новую проданную шину, который предназначен для поиска новых вариантов ликвидации и регенерации шин.

В штате Северная Каролина при продаже новых шин берут 1%-й налог, который распределяют между округами штата на ликвидацию изношенных шин.

В штатах Орегон, Юта и Висконсин выделяют субсидии на вторичное использование изношенных шин, включая производство из них топлива и битума.

В штате Миннесота налог на продажу новых шин используют для формирования фонда, из которого финансируют исследовательские работы по переработке шин, дотируют фирмы, привлекаемые к этим работам, и покрывают расходы » расчистку хранилищ старых шин.

Целесообразны разработка и принятие соответствующего местного и, возможно, федерального закона, регламентирующего порядок сбора и хранения изношенных шин, их переработки и использования, а также экономическое стимулирование решения проблемы в целом за счет ввода дополнительного налога на продажу новых шин.

С целью уменьшения негативного воздействия изношенных шин на окружающую среду целесообразно создание специальных пунктов по хранению изношенных шин на кооперативной или другой основе, которые должны иметь: огороженную территорию; бетонированную площадку для хранения шин с соблюдением всех правил противопожарной безопасности; весы для взвешивания ввозимого и вывозимого сырья; устройства для погрузочно-разгрузочных работ; здания и сооружения, необходимые для работы пункта; подъездные пути для автомобильного и железнодорожного транспорта.

Дорожные покрытия в США, Бельгии, Австрии и Японии получены хорошие результаты при использовании резиновой крошки в дорожном строительстве. В США покрытие дорог асфальтом с содержанием резины оказалось намного дороже, а качество покрытия не отличалось от обычного асфальта. Несмотря на это, новый закон о транспорте поддерживает применение асфальтовых покрытий с содержанием резины. В Японии резиновую крошку с размерами частиц менее 1 мм используют для изготовления балластных и пластинчатых матов, применяемых для предотвращения колебаний полотна железных дорог.

Производство  регенерата. Снижение потребления регенерата, получаемого из резиновой крошки, происходит вследствие вытеснения его синтетическими каучуками и переходом шинной промышленности на производство шин радиальной конструкции, требующее резиновых смесей высокого качества. Потребление регенерата составляет лишь 1 % общего объема производства шин. Такая тенденция уменьшения применения регенерата в резинотехнической промышленности прослеживается мире.                                                                                  

Применение резиновой крошки  в полимерных смесях. Немодифицированную резиновую крошку. используют в резиновых смесях различного назначения, в том числе при изготовлении подошвы обуви, массивных шин для малых транспортных средств и протекторов.

В 1988 г. разработан поверхностно-модифицированный полиэтилен с ультравысокой молекулярной массой для использования в ПУ.

Строительство спортивных сооружений. В Великобритании в производстве изделий для спорта и отдыха расходуется свыше 20 тыс. т резиновой крошки. Так, фирма «Доу Кемикл» использует резиновую крошку и связующие (продукт фирмы) для изготовления спортивных покрытий и литых изделий.

При строительстве спортивных беговых дорожек требуется от 3 до 5 кг резиновой крошки на 1 м2 дорожки в качестве наполнителя полиуретана. Расход резиновой крошки при строительстве детских игровых площадок составляет около 9 кг/м2.

Противоударные дорожки на хоккейном поле, выполняемые толщиной 40 мм, содержат около 40 кг резиновой крошки и 5 кг порошка на 1 м2 покрытия.

Прочие направления использования порошков из изношенных шин. Проведенные в США исследования влияния шинной крошки на окружающую среду показали, что в случае размещения резины в почвогрунтах с рН < 7 из нее выделяются тяжелые металлы, а с рН>7 — полициклические ароматические углеводороды. Исходя из этого, шинную крошку в качестве строительного материала можно применять тогда, когда размещают ее выше уровня грунтовых вод.

Ведутся испытания по устройству защитных экранов при строительстве полигонов ТБО из материала, выполненного на основе шинной резины, так называемого «регупола», выпускаемого в виде листов, рулонов и отформованных изделий. В случае успеха эксперимента тонкий слой этого материала можно будет использовать как геомембрану для защиты подземных вод от фильтрата, образующегося в толще свалочного грунта.