Реферат: Методы переработки автошин

Содержание.

Введение 2

Глава 1. Краткая характеристика предприятия СМП-324 ОАО «Кавтранстрой» 5

Глава 2. Характеристика отходов 7

2.1. Характеристика отходов образующихся на предприятии 12

Глава 3. Методы переработки автошин 14

3.1. Производство регенерата. 15

3.2.Паровой метод. 17

3.3. Термические методы утилизации резиновых отходов. 20

3.4. Предлагаемый метод переработки автошин. 24

Глава 4. Расчетная часть 28

4.1. Расчет эколого-экономического ущерба 28

4.2. Расчет платежей за размещение отходов 29

4.3. Численность и фонда заработанной платы ИТР, служащих и МОП. 30

Глава 5. Техника безопасности 31

5.1. Методы защиты от шума и вибрации 32

Заключение 35

Список используемой литературы 36

Введение.

Проблема утилизации отходов усугубляется в основном потому, что большая часть товаров народного потребления обречена на очень кратковременную службу человеку. Они куплены, потреблены и выброшены без должного отношения к их остаточной ценности. Поражают количество энергии и затраты на восстановление окружающей среды при такой структуре потребления. Переработка отходов предоставляет обществу повсюду «обмануть» проблему их утилизации и, следовательно, за счет затрат на переработку облегчить экологические стрессы. Переработка металлических, бумажных, стеклянных, пластмассовых и органических отходов уменьшает потребности в энергии и сырье. Так, при производстве алюминия из скрапа вместо бокситов затраты энергии и загрязнение воздуха уменьшается на 95%. Получение бумаги из макулатуры вместо древесины не только спасает от вырубки ценные леса но и на три четверти сокращает расход энергии на производство 1 т бумаги, требует лишь половины объема воды, потребляемой при использовании древесного сырья. Затраты энергии и материалов, общее загрязнение могут быть радикально снижены при условии сокращения количества отходов, посредством поощрения полного использования сырья и переработки, путем превращения отходов в новую продукцию.

Благодаря уменьшению расхода энергии, получаемой в основном из ископаемого топлива, переработка отходов становится одним из наиболее эффективных методов сдерживания концентрации газов, способствующих парниковому эффекту, и сокращения загрязнений, составляющие которых, ведут к образованию кислотных дождей. Продукты сгорания ископаемого топлива нарушают хрупкий баланс газов в атмосфере, что, как утверждают ученые, может вызвать глобальное повышение температуры и поднятия уровня океана – в случае увеличения доли оксида углерода в атмосфере. В результате действия загрязнителей, кислотных дождей и продуктов сгорания природного топлива уже повреждены 19млн. га лесов в Северной и Центральной Европе, это – территория, примерно равная Восточной Германии и Австрии, вместе взятым, и это же – тысячи мертвых озер на индустриальном Севере.

Изменение отношения к потреблению и утилизации отходов поможет так же ужасающие и возможно даже необратимые изменения в биосфере. Широко используемые продукты – такие, как пенящиеся средства и аэрозольные распылители, содержат вещества, которые способны нейтрализовать озон в стратосфере, защищающий землю от опасных ультрафиолетовых лучей. Утоньшение озонового слоя вызывает беспрецедентный рост количества кожно-раковых заболеваний заболеваний. Замена озонразрушающих материалов более безопасными устранит одну из самых сильных экологических опасностей.

Загрязняющие тяжелыми металлами атмосферу мусоросжигающие печи и красяще вещества вредят урожаю и здоровью людей. Переработка отходов сокращает потребность в загрязняющих окружающую среду печах для сжигания мусора, а красители и пигменты могут быть сделаны более безопасными для экологии.

Люди не беспомощны перед лицом этого комплекса проблем. Сокращая количество прямых отходов производства, и перерабатывая, большую часть отходов, люди становятся частью решения данной проблемы. Но сами по себе они (потребители) не могут произвести желаемых изменений. Им нужна помощь предприятий, способных и стремящихся производить продукцию, приспособленную к дальнейшей переработке, и правительства, способных и стремящихся изменить прежнюю практику утилизации отходов. Общие решения по утилизации отходов, принятые местными и национальными правительствами, влияют на глобальное использование энергии, уровень теплоты в атмосфере и степень загрязнения окружающей среды. От того, насколько сплоченно будут действовать люди и нации, что бы охранить сырье и энергетические ресурсы, и будет зависеть уровень глобального изменения окружающей среды.

Во многих местах в мире стратегия переработки отходов не получает поддержку из-за предрассудков против уже использованных материалов и продуктов, содержащих их. Из-за того, что кампания по сбору отходов началась как мера по защите здоровья, многие ошибочно считают вещи, бывшие в употреблении именно из-за их долговечности и надежности: ношение вещей, печать на пишущей машинке не делают эти вещи неиспользованными.

Утилизация путем переработки мировых отходов приведет к том, что в дальнейшем уже использованного металла будет применяться больше, чем имеется в богатейших месторождениях, бумаги – столько, сколько можно было бы получить из миллионов га лесов, и пластмассы, содержащие высоко переработанные химикаты.

И тот факт, что эту продукцию считают бесполезной, показывает извращенность экономической системы. Мы просто выбрасываем наше будущее.

Глава 1. Краткая характеристика предприятия СМП-324 ОАО «Кавтранстрой»

СМП — 324 занимается строительством и ремонтом объектов на территории республики.

Предприятие расположено на юго-западной окраине г. Беслан. Общий земельный отвод состовляет 0,7 га.

На территории предприятия расположены следующие подразделения: административное здание, бетонно растворный узел (БРУ), включающий в себя площади для хранения сыпучих, смеситель, транспортеры, ремонтную мастерскую, склад хранения ГСМ. на момент составления экологического паспорта деревообрабатывающий цех законсервирован. Выпуск столярных изделий не планируется.

Основными источниками выбросов вредных веществ в атмосферу являются? посты выгрузки и хранения сыпучих материалов, бетоносмеситель, металлообрабатывающие станки, сварочный пост, транспортеры, резервуары для хранения ГСМ. Указанный в экологическом паспорте за 1995 год отопительный котел демонтирован. В настоящее время отопление осуществляется от централизованных тепловых сетей. источник 0001 из инвентаризации исключен.

Всего стационарных источников выбросов — 16, из них организованных — 2, неорганизованных — 14 (из которых 2 законсервированных).

Годовой выброс вредных веществ составляет — 0, 91982 т/год.

На балансе предприятия значится 4 единицы автотранспорта.

От передвижных источников в атмосферу выделяется 3,01 т/год вредных веществ. Часть полученных ГСМ реализована сторонним организациям.

Водопотребление предприятия осуществляется из горводопровода г. Беслан. Общий забор воды составляет — 1,016 тыс. куб.м/год.

Вода расходуется на хоз-питьевые, вспомогательные (мойка полов и оборудования), и технологические нужды ( приготовление бетона и растворов).

Сброс сточных вод осуществляется в горколлектор г. Беслан. Объем сточных вод составляет — 0,67 тыс.куб./год.

Основными отходами образующимися в процессе работы являются: отходы от эксплуатации автотранспорта (отработанные автошины, аккумуляторы, отработанные масла, металлолом), строительные отходы, бытовой мусор, отходы от сварочных работ, шлам от зачистки емкостей с ГСМ.

Бытовой мусор согласно договора передается САХ. Металлолом и аккумуляторы сдаются Вторчермету. Отработанные масла используются для смазки деталей оборудования. Строительные отходы используются при изготовлении бетона и фундамента. Отработанные шины сдаются предприятию ХДН. Нефтешлам передается нефтебазе.

Учитывая, что наибольшее количество отходов предприятия это отходы от эксплуатации автотранспорта (отработанные автошины), в данном курсовом проекте предлагается утилизация отработанных покрышек .

Глава 2. Характеристика отходов.

Отходы, образующиеся в процессе изготовления шин и резиновых технических изделий и в ходе их эксплуатации, делятся на две категории: отходы производства и отходы потребления.

Отходы производства – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образующихся в процессе производства продукции, частично или полностью утративших свое качество и не соответствующей доработки могут быть использованы в качестве сырья или готовой продукции.

Отходы потребления – это изношенные изделия и отработанные материалы, восстановление которых экономически нецелесообразно. Часть отходов без дополнительной обработки возвращается в производственный цикл. Это так называемые возвратные отходы. Безвозвратные отходы без дополнительной переработки не могут возвращены в производство.

К отходам шинного производства относятся:

- резиновые невулканизованные смеси, образующиеся при изготовлении и переработке резиновых смесей (выпрессовки из резиносмесителей, вальцов, каландров и червячных прессов);

- окончательный брак резиновых смесей;

- резиновые вулканизованные отходы (брак ободных лент, вулканизованные выпрессовки, отходы от шероховки покрышек);

- необрезиненные текстильные материалы (вискозный и полиамидный корд, моноволокно и велотред);

- резинотканевые невулканизированные отходы (обрезиненные моноволокно, велотред, чефер, бязь, вискозный и полиамидный корд);

- необрезиненные металлические материалы (металлокорд, бортовая лента);

- бракованные ездовые камеры;

- отработанные изделия (варочные камеры на основе каучуков общего назначения и на основе бутилкаучука, диафрагмы аулканизованные);

- технический углерод и сыпучие ингридиенты, улавливаемые фильтром;

- обрезиненные металлические материалы (металлокорд, бортовая лента);

- диафрагмы второй стадии сборки покрышек.

Наиболее массовые отходы в виде изношенных покрышек, не подлежащих восстановительному ремонту, относятся к отходам потребления. К этой же категории отходов следует отнести резиновую крошку, образующуюся при шероховке восстанавливаемых покрышек, и отходы кордного полотна производства регенерата или товарной резиновой крошки. В отличие от отходов, относящихся к первой группе, эти отходы характеризуются тем, что в их составе находятся материалы, подвергавшиеся эксплуатации. Несмотря на это, они не утратили своей ценности.

Резина как конструкционный материал ко времени выхода изделия из эксплуатации претерпевает незначительные структурные изменения. Этому способствуют присутствующие в резине защитные вещества, остатки которых всегда сохраняются в ней к моменту выхода изделия из строя. Защитные вещества, тормозя развитие процесса окисления, лежащего в основе старения резин, удерживают его на стадии индукционного периода и препятствуют переходу в автокаталитическую фазу. Ничтожные доли кислорода, присоединяющегося к каучуковому полимеру резины в индукционном периоде окисления, известным образом могут повлиять на ее прочностные и эластичные свойства, но не способны вызывать глубоких структурных превращений полимера, так как защитные вещества обрывают окислительные цепи в их начальных звеньях.

Таким образом, изношенные резиновые изделия являются ценным вторичным сырьем, содержащим каучуковое вещество, хорошо сохранившееся в количественном и качественном отношении.

С точки зрения утилизации отходов принципиально важно, образовались ли они до вулканизации или после нее. Все резиносодержащие отходы можно классифицировать так:

Резиносодержащие отходы . Они делятся на:

Невулканизованные отходы и Вулканизованные отходы .

Невулканизованные отходы в свою очередь делятся на:

- резиновые смеси

- резинотканевые отходы

- резинометаллические отходы

Вулканизованные отходы делятся на:

- резиновые отходы

- резинотканевые отходы

- резинометаллические отходы

- шины

Резиновые отходы, образовавшиеся до стадии вулканизации, по свойствам мало отличаются от исходных резиновых смесей и могут возвращаться в производство без значительной обработки. Эти отходы являются ценным сырьем и перерабатываются непосредственно на тех предприятиях, где образуются. Они могут быть использованы в производстве шлангов для топлива, резиновых ковриков, кровельных материалов, рукавиц, поддонов для пола салонов легковых автомобилей и других неответственных изделий технического назначения.

Из них так же изготавливают резиновые плиты для животноводческих ферм. Содержание различных видов невулканизованных резиновых отходов в смеси для получения таких плит достигает 95% (масс.). Невулканизованные и частично вулканизованные резиновые отходы используют для изготовления резиновой кровли (волнистых и плоских листов).

Более сложно обстоит дело с переработкой вулканизованных резин, поскольку в отличие от других материалов они обладают высокой эластичностью, т.е способностью к обратимым и высоким деформациям, что затрудняет их измельчение, являющиеся первой стадией переработки практически любых твердых отходов. Несмотря на это вулканизованные резиновые отходы так же являются ценным вторичным сырьем, но требуют перед утилизацией тщательной обработки и подготовки.

Известные способы переработки вулканизованных резиносодержащих отходов можно разделить на химические, физико-химические и физические.

Химические методы переработки приводят к необратимым химическим изменениям не только резины, но и веществ, ее составляющих (каучуков, мягчителей и т.д.). Эти методы осуществляются при высокой температуре, вследствие чего происходит деструктивное разрушение материала. К химическим методам относятся сжигание и пиролиз.

Несмотря на то, что химические методы переработки отходов резины позволяют получить ценные продукты и тепло, такая утилизация недостаточно эффективна, поскольку не позволят сохранить исходные полимерные материалы.

Физико-химические методы переработки отходов или регенерация, осуществляемая различными способами, позволяют сохранить структуру сырья, использованного в процессе производства резины. При регенерации разрушается пространственная вулканизационная сетка за счет теплового, механического и химического воздействия на резину. Получаемый продукт – регенерат – обладает пластическими свойствами и используется при изготовлении резиновых смесей с целью замены каучука.

Физические методы переработки резиновых отходов представляют собой различные способы их измельчения с целью получения резиновой крошки (муки), наиболее полно сохраняющей свойства резины.

Измельчение резиновых отходов может производиться ударным воздействием, истиранием, резанием, сжатием, сжатием со сдвигом. При ударном воздействии на резиновые отходы кинетическая энергия ударного инструмента при ударе зависит от его массы и скорости движения. Ударные измельчители имеют простую конфигурацию и высокую долговечность инструмента.

При истирании резиновые отходы контактируют с абразивным инструментом. На процесс измельчения истиранием влияет относительная скорость взаимодействия измельчаемого материала и абразивного инструмента. Такие измельчители имеют невысокую производительность и могут использоваться на второй стадии процесса для получения тонкодисперсных порошков из предварительного измельченных другим инструментом отходов.

При резании резиновых отходов их разделение на фрагменты происходит с помощью режущих инструментов (ножей), являющихся концентраторами напряжения. На эффективность резания, форма инструмента и свойства отходов.

При сжатии измельчение резин происходит за счет воздействия на них высокого давления. Процесс, как правило, происходит между двумя рабочими поверхностями, где материал раздавливается. Этот способ может осуществляться на прессе или на вальцах, валки которых вращаются навстречу друг другу с одинаковой скоростью.

При сжатии со сдвигом, осуществляемом в экструдере или на вальцах, у которых валки вращаются навстречу друг к другу, но с различной скоростью, происходит объемное деформирование материала, что позволяет при сравнительно небольших затратах энергии получать мелкодисперсный порошок резины. Процесс измельчения резины достаточно сложен, поскольку, благодаря ее высоким эластичным свойствам, энергия, затрачиваемая на разрушение, расходуется в значительной степени на механические потери. Эффективность измельчения резины зависит от температуры и скорости приложения нагрузки.

Наиболее крупными по габаритам объему и сложным по составу отходами резины являются шины.

Характеристика отходов, образующихся на производстве.

Глава 3. Методы переработки авто шин.

Динамический рост парка автомобилей во всех странах приводит к постоянному накоплению изношенных автомобильных шин.

Объем их потребления методом извлечения 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 их возгорания погасить их достаточно сложно;

- при складировании они являются идеальным местом размножения грызунов, кровососущих насекомых и служат источниками 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. вместо 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.

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

- химические

- физико-химические

- физические

3.1. Производство регенерата.

Одним из направлений утилизации резиносодержащих отходов, в частности изношенных шин, является получение регенерата – пластичного материала, способного вулканизоваться при добавлении в него вулканизующих агентов и частично заменить каучук в составе резиновых смесей.

Регенерация резины – физико-химический процесс, в результате которого она превращается в пластичный продукт – регенерат. Существуют различные способы получения регенерата, отличающихся характером и интенсивностью воздействия на резину, а также природой и количеством участвующих в регенерации резины веществ. При регенерации резины происходят следующие процессы: деструкция углеводородных цепей; структурирование вновь образовавшихся молекулярных цепей; уменьшение содержания свободной серы, использованной для вулканизации резины, деструкция серных, полисульфидных связей, модификация молекулярных цепей каучука; изменение углеродных цепей, образованных сажей, содержащейся в резине. Это свидетельствует о сложности физико-химических процессов, лежащих в основе регенерации.

При получении регенерата применяются различные химические вещества: мягчители, активаторы, модификаторы, эмульгаторы и др. В качестве мягчителей используют продукты переработки нефти, угля, сланцев и лесохимического производства. Содержание мягчителей зависит от способа производства регенерата.

Активаторы позволяют сократить продолжительность и снизить температуру процесса, улучшить свойства конечного продукта. В качестве активаторов наибольшее применение нашли содержащие органические соединения.

Модификаторы позволяют придать регенерату и резине на его основе некоторые специальные свойства – прочность, масло, бензостойкость, блеск и др. Для модификации регенерата используется как мономеры (малеиновый ангидрид, малеиновая и лимонная кислоты и др.), так и полимеры (полистирол, полиметилметакрилат, поливинилхлорид и др.). Эмульгаторы применяют в технологических целях – для стабилизации водных дисперсий измельченных резиновых отходов.

Известно большое число методов получения регенерата. В настоящее в отечественной промышленной практике регенерат получают паровым (=15%), водонейтральным (=40%) и термомеханическим (=45%) методами.

Независимо от метода регенерации резиновые изделия (в основном автомобильные покрышки) сначала проходят подготовительные операции, в целом одинаковые для всех методов: их подвергают сортировке по видам, типам и содержанию каучука, освобождают от металла на борторезательных станках, разрубают механическими ножницами на 2-4 части, измельчают на шинорезах на полукольца шириной 10-40 мм, которые дробят в резиновую крошку последовательной переработкой на дробильных и размольных вальцах (используют также молотковые дробилки и дисковые мельницы), агрегированных с виброситами. Получаемая резиновая крошка (частицы размером 1-2 мм) с содержанием текстильных волокон от 2 до 10% ( в зависимости от последующего метода обработки) является полупродуктом для производства регенерата.

3.2.Паровой метод.

При паровом методе дозированные пропорции обестканенной резиновой крошки резиновой крошки смешивают с мягчителями загружают в девулканизационный котел, где обрабатывают острым паром под давлением 0,8-1,0 МПа при температуре 175-185 С в течение 708 ч (для шиной резины). Полученный путем такой обработки девулканизат с целью гомегинезации и пластификации смеси последовательно перерабатывают на вальцах (регенеративно-смесительных и подготовительных рафинеровочных) и пропускают через червячный фильтр-пресс (стейнер). Окончательную обработку резиновой массы с выдачей готового продукта (регенерата) проводят на выпускных рафинеровочных вальцах,

Основным недостатком парового метода является отсутствие перемешивая девулканизируемой массы, что является главной причиной получения неоднородного по степени пластичности регенерата. Значительно более качественный регенерат получают водонейтральным методом.

Процесс девулканизации обестканенной резины по водонейтральному методу проводят в снабженных мешалками вертикальных автоклавах в средеводной эмульсии мягчителей при 180-185 С в течение 5-8 ч. Греющий пар подают в рубашку автоклава при избыточном давлении 1,2 МПа и температуре 191 С. По окончании процесса девулканизации содержимое под небольшим давлением передают в буферную емкость, откуда оно поступает в сетчатый барабан для отделения от девулканизата основной массы воды. Более полное обезвоживание девулканизата (до остаточной влажности 15018%) проводят в пресс-шнеках. Его сушку можно проводить в вакумных или ленточных сушилках.

Дальнейшую механическую обработку девулканизата с получением регенерата проводят аналогично обработке паровым методом.

При регенерации резины по водонейтральному методу непрерывное перемещение способствует ее лучшему набуханию в мягчителях. Кроме того, при использовании в качестве мягчителей смол хвойных пород древесины содержащиеся в них водорастворимые кислоты разрушают остатки текстильного волокна (аналогичный эффект достигается при добавлении хлоридов цинка и кальция). Все это положительно сказывается на качестве регенерата.

Технически наиболее совершенным методом регенерации резины является термоханияческий метод, позволяющий значительно укорить технологический процесс, сделав его непрерывным, и обеспечить снижение себестоимости регенерата за счет максимальной механизации и автоматизации производства.

При производстве регенерата термомеханическим методом обестканенную до остаточного содержания волокна <=2% резиновую крошку непрерывно смешивают с мягчителями и в течение 4-12 мин пропускают через червячный девуканизатор (червячный пресс) с удлиненным корпусом при температуре 140-210 С. Выходящий из пресса девулканизат обрабатывают на рафировочных вальцах с получением регенерата. Производимый таким способом регенерат более однороден и пластичен, чем регенерат, получаемый водонейтральным методом.

В нашей стране разработаны и новые методы производства регенерата: метод диспергирования и радиационный метод. Метод деспиргирования заключается в механическом измельчении резины до тонкодисперсного состояния в водной среде. Процесс проводят в присутствии активаторов девулканизации и поверхностно – активных веществ при пониженной температуре (40-60 С), что предупреждает рост окислительных процессов и значительные изменения каучуковых компонентов резины во время регенерации. Радиационный метод можно использовать для регенерации резины на основе бутилкаучука. Тщательное измельчение резины при этом не является обязательным.

Себестоимость производимого в СССР регенерата была в 4-6 раз ниже себестоимости синтетических каучуков общего назначения – бутилкаучука, изопренового и бутадиенового каучуков. Поэтому его использование лддя частичной или полной замены каучука при производстве многих резиновых технических ихделий было экономически выгодно. Важно, что применение регенерата в резиновых смесях дает не только экономические, но и технические преимущества (увеличение скорости смешивания, уменьшение энергозатрат на обработку, уменьшение усадки получаемых резин и др.) Вместе с тем в последние десятилетия как в России, так и за рубежом производство и потребление регенерата по ряду причин (резкое повышение требований к качеству регенерата, увеличение затрат на его производство и др.) непрерывно сокращается.

Металлосодержащие отходы регенератных производств (например, бортовые кольца автопокрышек) могут быть использованы в черной металлургии. Из текстильных отходов можно делать плиты для тепловой и звуковой изоляции, набивку для мебели и т.д.

Другим направлением переработки резиновых отходов является их размол в крошку. Для такой переработки используют, в частности, автопокрышки больших размеров без металлического корда. Получаемую резиновую крошку можно перерабатывать в различные строительные материалы (битумо-резиновые матики для антикоррозионной защиты различных сооружений, гидроизоляционные и кровельные рулонные материалы, в которых может содержаться 10-40% крошки), эффективно использовать в качестве компонента материалов для изготовления химических материалов и для других целей.

Отечественная промышленность выпускает шесть марок регенерата, свойства которого зависят от используемого сырья и технологии производства.

Регенерат является ценным вторичным сырьем и используется при изготовлении резинотехнических изделий, подошвенных резин. Потребление регенерата в шинной промышленности составляет около 2% от каучука, при производстве РТИ – 13% и обуви – 10%.

В резинотехнической промышленности регенерат применяют в составе резиновых смесей при изготовлении рукавных изделий, прикладок, ремней и другой продукции. Некоторые изделия, такие как пластины, коврики бытового назначения, изготавливают почти без добавления каучука в резиновую смесь.

При получении некоторых резин содержание регенерата может достигать 50% от содержания каучука, а при изготовлении формованных каблуков – 100% от содержания каучука. На основе регенерата получают резиновые клеи с высоким сопротивлением старению и адгезией к различным материалам.

Низкосортный регенерат марок РС и ОСТ используют при изготовлении плит для покрытия полов животноводческих ферм, спортивных площадок, а также для изготовления строительных материалов типа шифера.

3.3. Термические методы утилизации резиновых отходов.

Анализ состава автопокрышек показывает, что их основой являются углерод и водород, вследствие чего автопокрышки обладают высокой теплотой сгорания. Поэтому широкое распространение получили термические методы утилизации отходов резины и шин, в частности пиролиз и сжигание.

В зависимости от конструкции технологического оборудования пиролизу могут подвергаться как измельченные, так и целые автопокрышки. Преимуществами утилизации автопокрышек методом пиролиза являются: экологическая чистота процесса, возможность производства продуктов высокого качества, пользующихся спросом на рынке. Пиролиз происходит при ограниченном доступе кислорода и температуре 500-1000 С. От температуры зависит состав продуктов, образующихся при пиролизе, и соотношение твердой, жидкой и газообразной фракции. При пиролизе выделяется значительное количество тепла, так что его подвод извне к реактору необходим только на начальной стадии процесса.

Газообразные продукты пиролиза содержат 48-52% водорода, 25-27% метана и имеют высокую теплоту сгорания (344-44 МДж/кг). Они используются как источник энергии. Твердые продукты пиролиза (так называемый шинный кокс) используют при очистке сточных вод от ионов тяжелых металлов, фенола, нефтепродуктов. Технический углерод, получаемый при пиролизе, используется в качестве активного наполнителя в производстве резиновых смесей, пластмасс и в лакокрасочной промышленности. Жидкая Фракия продуктов пиролиза резиновых отходов так же является высококачественным топливом, но продукт ее переработки может использоваться и в составе резиновой смеси.

Схема установки для пиролиза автопокрышек приведена далее.

Изношенные покрышки аосле мойки поступают в резательную машину, где разрезаются на куски размером 100-400 мм и в таком виде подаются в бункер, а оттуда – в загрузочное устройство, которым снабжен реактор. Существуют технологические схемы, по которым автопокрышки загружаются в реактор в измельченном виде. Однако, поскольку плотность укладки неизмельченных покрышек не превышает 150 кг/м³ , при их загрузки в реактор попадает значительное количество воздуха, и процесс пиролиза происходит неэффективно. Загрузочное устройство представляет собой шлюзовую камеру с двумя затворами, предотвращающими попадание в реактор производится циклично. Реактор снабжен топкой 5, в которой для начала процесса сжигается природный газ, а затем после стабилизации процесса пиролиза в нее попадание в реактор избыточного количества воздуха. Загрузка кусков покрышек в реактор производится циклично. Реактор снабжен топкой 5, в которой для начала процесса пиролиза в нее подается образующийся пиролизный газ. В нижней части реактора имеется разгрузочное устройство для выгрузки металлокорда и образующегося кокса.

Дисперсные продукты пиролиза выносятся из реактора потоком образующегося пиролизного газа в циклон, где газ отделяется от твердых частиц сажи. Из циклона газообразная фракция попадает в холодильник 7, который охлаждается проточной водой. В нем происходит конденсация смолы; образующаяся газоконденсатная смесь стекает на разделение в дистилляционную колонну, где она разделяется на фракции с различной температурой кипения, которые собираются в конденсантосборник. Нижняя часть дистилляционной колонны обогревается горячей водой, поступающей из холодильника в теплообменник. Пиролизный газ, выходящий из дистилляционной колоны, с помощью компенсатора поступает на сжигание в реактор. Избыточный пиролизный газ подается внешним потребителям, в частности для сжигания с целью получения горячей воды и пара.

Твердая фаза в виде смеси кокса и металлокорда после выгрузки из реактора поступает в валковую дробилку и разделяется магнитным сепаратором. Металлокорд поставляется внешнему потребителю для дальнейшего переплава. Измельченный и прошедший грохочение дисперсный кокс гранулируется с целью получения активного угля.

Наряду с описанными разрабатываются и другие методы термической переработки изношенных шин.

В частности, заслуживает внимания пиролиз в расплавах солей при 650-800 С. При пиролизе образуется газообразные углеводороды; сажа после разложения шины плавает на поверхности расплава; стальные части корда опускаются на дно. Состав продуктов пиролиза в солевых расплавах следующий: 35-50% углерода, 20% газообразных углеводородов (до С₄ ), 10% ароматический углеводородов и 20-30% пиролизного масла. С повышением температуры увеличивается доля газообразных продуктов и ароматических углеводородов.

Представляет определенный интерес процесс, сущность которого заключается в термообработке резин при повышенной температуре в водородной атмосфере. При этом получают жидкое топливо с низким содержанием серы и кроме того, газ и твердый углеродистый продукт. Известен метод деполимеризации изношенных шин нагреванием в ароматическом мягчителе до растворения углеродной части резины. Однако все эти методы еще не вышли из стадии лабораторных испытаний.

Во ВНИИ нефтехиме проводились исследовательские и опытные работы по совместной термической переработке горючих сланцев и резиновых отходов. Установлено, что при добавлении резины можно повысить эффективность переработки сланцев с низким содержанием органической массы. Так, в результате полукоксования смесей на основе сланцев с теплотой сгорания 10,5 и 8 МДж/кг, содержащих соответственно 10 и 20% резины, можно получить такой же выход смолы, как и из высококачественного сланца с теплотой сгорания 13,4 МДж/кг. При этом, как показали расчеты, возрастание выхода смолы обеспечивается не только частичной заменой сланца резиной, при термообработке которой образуется около 50% жидких продуктов, но и более полным извлечением смолы из сланца, что, как можно предположить, является результатом экстрактивного действия легких масел, образующихся при разложение резины.

3.4. Предлагаемый метод переработки автошин.

Метод криогенной заморозки.

Технологическая схема криогенного измельчения покрышек представлена на чертеже.

При подготовке покрышек криогенному измельчению их моют, сортируют и отправляют на борторезку - 1 для удаления бортовых колец. Далее покрышка поступает в охлажденную камеру - 2, куда поддается жидкий азот. В качестве оборудования для охлаждения может быть использована после некоторой модификации сушильная печь барабанного типа. Покрышки охлаждаются до -120 С (температура стеклования практически любых резин не ниже -70 С)

Имеющийся запас охлаждения покрышки необходим для компенсации теплопритоков к ней во время перемещения из охлаждающей камеры к молоту - 3, а также для компенсации тепловыделений при ударе молота, происходящий вследствие превращения кинетической энергии молота в тепловую. Молот имеет профилированные пуасон и матрицу, на которых происходит разбивание стеклообразной покрышки. Энергия удара составляет 38кДж, ход пуасона 700 мм, масса пуасона 800 кг. Измельченная покрышка после молота транспортером подается на шкивной железоотделитель - 4, где происходит разделение резины, текстиля и металла. Резиновая крошка поступает на сепарацию, фракционирование и доизмельчение на стандартных дробильных вальцах.

Металлокорд подается в обжиговую печь - 5 для выжигания остатков резины на проволоке и далее – на пакетировочный пресс - 6, текстильный корд – на доизмельчение в роторный измельчитель - 7 (типа ИПР) и затем на пакетировочный пресс - 8.

В результате криогенного разрушения за один удар в крошку переходит до 75% резины, содержащейся в покрышке, причем 57% крошки имеет от 0,14 до 1,25 мм. Это позволяет существенно сократить затраты на доизмельчение резиновой крошки обычными методами.

Удельные затраты энергии на разрушение покрышки в охрупченном виде в 1,8 раза меньше, чем в эластичном.

В самые последние годы активно разрабатывается промышленная технология высокотемпературного сдвигового измельчения (сжатие со сдвигом) по способу, разработанному отечественными ученными. В основе способа лежит сложный физико-химический процесс множественного разрушения твердых тел в условиях интенсивных комплексных нагрузок сжатия со сдвигом. При определенных температуре и давлении резина быстро разрушается на мелкодисперсные частицы. Преимущества этой технологии заключается в сравнительно низких энергозатратах и возможности получения из резиновых отходов мелкодисперсных частиц с высокоразвитой поверхностью. Для реализации такого способа измельчения резиновых отходов разработаны роторные измельчители непрерывного действия. Схема узла измельчения роторного дисператора показана на рисунке.

Измельчитель работает следующим образом. Отходы резины размером 30х40х10х мм, в том числе с металлокордом, поступают через загрузочную воронку 2 в камеру, образуемую корпусом 9, шнеком 17 и ротором 7. Для начала процесса установки небольшой производительности снабжены обогревателем 3. Шнек и ротор имеют единый привод 1. С противоположной стороны вал 11 шнека-ротора вращается в опорном подшипнике 12. Боковая поверхность уплотняющего шнека имеет спиральные канавки, глубина которых уменьшается в направлении от привода к ротору. В конце шнека перед ротором имеется кольцевая проточка 4; аналогичная проточка 5 имеется и на наружной цилиндрической поверхности ротора. Обе проточки образуют кольцевую камеру 16, в которой резиновые отходы подвергаются сжатию со сдвигом, в результате чего материал разогревается в течение нескольких секунд до 70-140 С, Для охлаждения корпуса диспергатора в нем сделаны три проточные камеры 14, куда через штуцеры 15 подается охлаждающаяся вода; выход воды осуществляется через штуцер 8. Вал ротора также охлаждается водой, которая поступает и выходит из него с помощью узла 13. Выгрузка измельченных отходов резины производится через патрубок 10, в который они поступают по кольцевому зазору 6, образуемому наружной поверхностью ротора внутренней поверхностью корпуса.

Роторный измельчитель позволяет получать порошок резины, практически однородный по размеру частиц (10-50 мкм). Такой размер частиц и очень большая удельная поверхность (0,5-5 м² /г) придают порошку резины совершенно новые свойства. Его можно вводить в полимерные композиции в большом количестве без ухудшения их свойств.

Интересный способ отделения резины от металлокорда после измельчения покрышек разработали японские инженеры. Предлагается продукты измельчения подвергнуть высокочастотному нагреву, в результате которого происходит нагрев металла и обугливание пограничного с ним слоя резины, вследствие чего она отслаивается от металлических частиц.

Из рассмотренных методов переработки отработанных автошин, наиболее экономичным является метод криогенной переработки. Преимущество этой технологии заключается в сравнительно низких энергозатратах и возможности получения из резиновых отходов мелкодисперсных частиц с высокоразвитой поверхностью и резиновой крошки.

Измельченная резина в виде муки и крошки широко применяется в различных областях, и прежде всего в качестве полноценной добавки к свежим резиновым смесям. Так же целесообразно использование резиновой крошки в составе асфальтно-бетонных дорожных покрытий. Благодаря повышенным фрикционным свойствам и лучшему сопротивлению износа, такие покрытия могут быть эффективными на горных дорогах, на площадях и улицах с интенсивными транспортными потоками, на взлетно-посадочных полосах аэродромов, на мостах и в тоннелях.

Глава 4. Расчетная часть.

Исходные данные:

Масса отходов – 10640 тонн автошин.

Проектная производительность установки составляет 300 кг/час

Объем загрузки оборудования – 25 кг

Производительность за сутки: А_сут = 24 х 300 = 7200 кг

Годовая производительность: А_г = А_сут х К_непр х n_раб.д., где

К_непр – коэфицент непрерывности рабочего процесса, принимаем равным 0,8;

n_раб.д – общее число рабочих дней, принимаем 265

А_г = 72500 х 0,8 х 265 = 1,52

N – число дробилок, шт.

N = 7

Принимаем для нашей схемы переработки автошин 7 оборудований криогенной заморозки.

4.1. Расчет эколого-экономического ущерба.

Эколого-экономический ущерб, нанесенный окружающей природной среде, при размещении отходов определяется по формуле:

У^отх = У_н ^отх х М^отх х g, руб/усл.т., где

У_н ^отх – норматив ущерба наносимого одной условной тонной образовавшихся отходов, принимается 320.

М^отх – объем образовавшихся отходов i-го класса опасности, определяется по формуле:

М^отх = S m х К, т., где

m – масса i-го отхода, т;

К – коэфицент опасности i-го вида отхода, зависящий от класса опасности вещества; класс опасности резины – 3, К=2

g- коэфицент экологической ситуации и экологической значимости, для Северного Кавказа 1,9.

М^отх = 10640 х 2 = 21280 усл.т.

У^отх = 320 х 21280 х 1,9 = 12938240 руб/усл.т.

4.2. Расчет платежей за размещение отходов.

Плата за размещение отходов определяется по формуле:

П^отх = П^отх _н. х М^отх руб., где

П^отх _н – базовый норматив платы за размещение i-го вида отходов, принимается в соответствии с классом опасности вещества, класс опасности – 3, П^отх _н – 30 руб/т.

М^отх – объем образовавшихся отходов i-го класса опасности, усл.т.

П^отх = 3 х 21280 = 63840 руб.

4.3. Численность и фонда заработанной платы ИТР, служащих и МОП.

Таблица №2.

В цехе по утилизации автошин работает:

1. ИТР – 9 человек;

2. Служащие – 3 человека;

3. МОП – 4 человека;

4. Рабочие технологической линии – 10 человек

Капитальные затраты – 8 млн. р.

Амортизационные отчисления – 2,4 млн. р.

Срок окупаемости – 3,5 г.

Глава 5. Техника безопасности.

Для обеспечения полноценного функционирования линии переработки автошин необходимо:

1. Проводить технологический процесс в строгом соответствии с разработанной инструкцией.

2. Во избежание возникновения пожароопасных ситуаций, электропроводка должна находиться в исправном рабочем состоянии, электроприводные механизмы далжны иметь заземление.

3. Необходимо наличие противопожарного щита.

4. Работники, имеющие контакт с пылящими материалами должны используют защитные маски типа «Лепесток».

5. Технологическией процесс должен иметь освещение, отвечающее всем соответствующим нормам, а так же должно предусматриваться охранное освещение.

6. Цех необходимо оснастить вентиляцией либо возможно размещение технологической линии под крытым сооружением.

Так как на технологической линии имеются две установки, то необходимо принять меры по защите от шума и вибрации.

5.1. Методы защиты от шума и вибрации.

Для снижения шума в производительных помещениях применяют различные методы: уменьшение уровня шума в источнике его возникновения; звукопоглащение и звукоизоляция; установка глушителей шума, рациональное размещение оборудования; применение средств индивидуальной защиты.

Наиболее эффективным является борьба с шумом в источнике его возникновения. Шум механизмов возникает вследствии упругих колебаний, как всего механизма, так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума – механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивным и технологическими особенностями оборудования, а так же условиями эксплуатации. Для уменьшения механического шума необходимо своевремонно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей.

Значительное снижение шума достигается при замене подшибников качения на подшибники скольжения (шум снижается на 10…15дБ), зубчатых и цепных передач клиномерными и зубчатомерными предачами, металлических изделий – деталями пластмасс. Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглащающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и др. Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов (металла, дерева, пластмасс, бетона и др.) и только незначительная часть проникает через ограждение. Уменьшение шума в звукопоглащающих преградах обусловлено переходом колебательной энергии в тепловую, благодаря внутреннему трению в звукопоглащающих материалах. Хорошие звукопоглащающие свойства имеют легкие и пористые материалы (минеральный войлок, стекловата, поролон и т.п.)

Средствами индивидуальной защиты от шума являются ушные вкладыши, наушники и шлемофоны. Эффективность индивидуальных средств защиты зависит от используемых материалов, конструкции, силы притяжения, правильности ношения. Ушные вкладыши вставляют в слуховой канал уха. Их изготавливают из легкого каучука, эластичных пластмасс, резины, эбонита ультратонкого волокна. Они позволяют снизить уровень звукового давления на 10….15 дБ. В условиях повышенного шума рекомендуется применять наушники, которые обеспечивают надежную защиту органов слуха.

Для предохранения от воздействия шума с общим уровнем 120 дБ и выше рекомендуется применять шлемофоны, которые герметично закрывают всю околоушную область и снижают уровень звукового давления на 30…40 дБ в диапазоне частот 125….8000 Гц.

Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно – профилактические мероприятия, такие как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног), массаж рук и ног, витаминизация и др. Для защиты рук от воздействия ультрозвука при контактной передаче, а так же при контактных смазках и т.д. Операторы должны работать в рукавицах или перчатках, нарукавниках, не пропускающих влагу или контактную смазку.

Виброизоляция используется при виброзащите от действия напольных и ручных механизмов. Компрессоры, насосы, вентиляторы, станки могут устанавливаться на амортизаторы (резиновые, металлические или комбинированные) или упругие основания в виде элементов массы и вязкоупругого слоя. Для ручного инструмента наиболее эффективна многозвенная система виброизоляции, когда между рукой и инструментом проложены слои с различной массой и упругостью.

Выбор гашения вибрации осуществляется за счет активных потерь или превращения колебательной энергии в другие ее виды, например в тепловую, электрическую, электромагнитную. Виброгашение может быть реализовано в случаях, когда конструкция выполнена из материалов большим внутренними потерями; на ее поверхность нанесены вибропоглащающие материалы; используется контактное трение двух материалов; элементы конструкции соединены сердечниками электромагнитов с замкнутой обмоткой и др.

Чтобы избежать аварийных ситуаций при разрыве транспортерной ленты необходимо установить защитные экраны по обеим сторонам ленты для безопасной ее эксплуатации.

Заключение.

В данном курсовом проекте был рассмотрен способ переработки изношенных автошин криогенным способом.

Предлагаемая технологическая линия позволяет перерабатывать шины как с текстильным, так и с металлическим кордом.

Утилизация непрерывно накапливаемых автомобильных, сельскохозяйственных и других видов шин – острая экологическая проблема в большинстве стран. Эти изделия не подвергаются естественному разложению, складирование их создает дополнительные трудности.

- большие территории используются под свалки

- на свалках возникают гнездовые места для грызунов и вредных насекомых – возбудителей и переносчиков опасных заболеваний;

- свалки шин являются пажароопасными областями; невзможность использования ценного материала, содержащегося в изношенных шинах, для производства новых товаров.

Список используемой литературы.

1. Экологический паспорт предприятия СМП – 3234 ОАО «Кавтранстрой»

2. Тимонник «Экологический справочник»

3. Боголюбов С.А. «Эколошгия», учебное пособие – М., «»знание», 1997

4. П.П. Кукин, В.Л. Лапин, Н.Л. Пономарев, Н.И. Сердюк. Безопасность технологических процессов и производств. Охрана труда. Изд-во «Высшая школа» г. Москва 2001. стр. 186-189.