Резина ввиду своего химического строения (трехмерная химическая сетка) долгое время считалась в принципе неперерабатываемым и поэтому проблемным материалом.
Между тем сегодня уже существуют технологии, позволяющие перерабатывать РТИ в конечный продукт, сырье или источник энергии.
Применяемые в настоящее время методы переработки использованных шин, не подлежащих восстановлению, условно можно разделить на дробление и сжигание.
Дробление может осуществляться различными способами: механическое измельчение, криогенное дробление, бародеструкционные способы, озонные технологии, разрушение взрывом и др. Наибольшее распространение в промышленном или опытно-промышленном масштабе получили технологии механического измельчения и криогенные.
Термические методы представлены пиролизом (термическое разложение твердых отходов без доступа воздуха) и сжиганием шин в цементных печах и специальных энергетических установках с целью получения энергии.
Кроме того, существуют технологии растворения шин. Однако они не получили реального промышленного распространения, поэтому подробно рассматриваться не будут. Отметим лишь, что в ходе процесса растворения, также как при пиролизе, основным продуктом на выходе является топливо.
Наименее цивилизованными методами утилизации покрышек является их захоронение и сжигание.
Рассмотрим более подробно основные продукты, получаемые в результате переработки использованных шин.
Резиновый гранулят и крошка
Резина ввиду своего химического строения (трехмерная химическая сетка) долгое время считались в принципе неперерабатываемым и поэтому проблемным материалом.
Рисунок 1. Статистика производства резиновой крошки в России в 2004–2009 гг., тонн (источник: Росстат)
Рассмотрим сферы и особенности применения резиновой крошки разных фракций.
до 0.1 мм
Тиоколовая (полисульфидная) система в качестве основы и связующего и мелкая крошка образуют стойкий укрывной материал, который может использоваться и как отделочное, и как декоративное настенное покрытие.
0.2–0.45 мм
Используется в качестве добавки (5–20%) в резиновые смеси для изготовления новых автомобильных покрышек, массивных шин и других резинотехнических изделий. Применение резинового порошка с высокоразвитой удельной поверхностью частиц (2500–3500 см2/г), получаемой при его механическом измельчении, повышает стойкость шин к изгибающим воздействиям и удару, увеличивая срок их эксплуатации.
Порошки фракции от 0.1 до 0.45 мм могут применяться для производства регенерата.
Регенерат — тонкоизмельченная крошка резины с введенными добавками, улучшающими ее свойства и прошедшая специальную обработку.
Рисунок 2. Статистика производства регенерата в России в 2004–2009 гг., тонн (источник: Росстат)
Теоретически регенерат может являться заменителем каучука.
Применение РШТ в резиновых смесях способствует:
- увеличению стойкости к атмосферному старению, окислению, повышенной температуре;
- увеличению сопротивления разрастанию трещин.
При каландрировании, шприцевании и вулканизации РШТ снижает усадку смесей и расход ускорителя. При введении РШТ уменьшается пузыреобразование и недопрессовка, увеличивается скорость смешения и вулканизации, что приводит к уменьшению энергозатрат. Основные производители шинного регенерата: ЗАО «Волжский регенератно-шиноремонтный завод» (Волжский, ww.vrshrz.ru), ОАО«Чеховский регенератный завод» (Чехов, www.chrz.ru), ЗАО «Черногорский Искож Регенерат» (Черногорск), ЗАО «КамЭкоТех» (Нижнекамск, www.kameco.ru), ООО фирма «Астор» (Пермь, www.astor.perm.ru).
до 0.6 мм
Используется в качестве добавки (до 50–70%) при изготовлении резиновой обуви и других резинотехнических изделий. При этом свойства таких резин (прочность, деформируемость) практически не отличаются от свойств обычной резины, изготовленной из сырых каучуков.
до 1 мм
Используется для изготовления композиционных кровельных материалов (рулонной кровли и резинового шифера), подкладок под рельсы, резинобитумных мастик, вулканизованных и не вулканизованных рулонных гидроизоляционных материалов.
Путем горячего прессования резинового порошка, смешанного либо активаторами вулканизации, либо с порошком полиэтилена получают пористые плиты. Такие плиты используют в жилищном строительстве в качестве термосберегающих и звукоизоляционных слоев в стенных панелях, а также при настилке полов.
Популярной сферой использования крошки фракций от 0.6 до 1.2 мм является изготовление различных напольных покрытий. Спектр их применения велик: для теннисных, футбольных площадок, спортивных площадок для бадминтона, хоккея, бейсбола, американского футбола, площадок для бега и прыжков, цветные безопасные покрытия для детских площадок, напольные покрытия для тренажерных залов, антискользящие покрытия для входов, лестниц, магазинов, производственных помещений. Напольные покрытия могут применяться в магазинах, выставочных залах, лабораториях, конференц-залах, ресторанах, жилых помещениях, кинозалах, больницах, на вокзалах, в сельском хозяйстве (животноводстве, садоводстве, в теплицах) и т. д. Данные изделия имеют следующие преимущества: водопроницаемость, изоляционные свойства, высокую прочность в момент разрыва, невысокие расходы на содержание и ремонт, возможность эксплуатации при любых погодных условиях.
Перспективным направлением использования порошковой резины является ее применение в качестве наполнителей различных синтетических термопластов.
Порошковая резина с размером частиц от 0.6 до 0.8 мм весьма эффективна при изготовлении различного рода антикоррозионных паст и мастик, которые наносятся на днища автомобилей и другие металлические изделия для защиты от коррозии.
Кроме того, порошковая резина с размерами частиц от 0.5 до 1.0 мм применяется в качестве добавки для модификации нефтяного битума в асфальтобетонных смесях, используемых при строительстве автомобильных дорог, которые улучшают их деформационные и фрикционные свойства. Такие добавки позволяют увеличить прочность покрытия дорог, а также их стойкость к удару, морозостойкость и стойкость к растрескиванию полотна при температурных перепадах. Объем дробленой резины в составе таких усовершенствованных покрытий должен составлять около 2% от массы минерального материала, т. е. 60–70 тонн на 1 км дорожного полотна. При этом срок эксплуатации дорожного полотна увеличивается в 1,5 - 2 раза.
до 2 мм
Из резиновой крошки с размером частиц до 2 мм в смеси с текстилем изготавливают сорбенты для сбора нефти и нефтесодержащих продуктов с поверхности воды и почвы. Основное его преимущество – более высокая сорбционная способность по отношению к сырой нефти и жидким нефтепродуктам по сравнению со всеми другими известными сорбентами на основе резиновых порошков. Массовое соотношение поглощенной нефти или нефтепродуктов таким сорбентом составляет 6:1, тогда как у других известных сорбентов по результатам сопоставимых испытаний этот показатель не превосходит значения 3:1. Главное назначение сорбента – ликвидация последствий экологических катастроф при разливах нефти на водной поверхности и на почве. Для этого он путем распыления наносится на нефтяное пятно. В результате сорбции нефти сорбент агломерируется в крупные агломераты весом до нескольких килограммов, которые остаются на водной поверхности при любом ее состоянии в течение нескольких дней и сравнительно легко собираются механически, не оставляя следов даже в виде тонких нефтяных пленок. Данный тип сорбента нефти не токсичен и экологически безопасен. Используется однократно. Собранные с поверхности воды или почвы агломераты используются в качестве топлива, добавок в неответственные резиновые смеси и в асфальтобетонные смеси для дорожного покрытия.
Порошки этой фракции используются также для тампонирования нефтяных скважин, гидроизоляции зеленых пластов и т. д. Данный сорбент был рекомендован НИИ коммунального водоснабжения и очистки воды для очистки воды от нефтепродуктов на автомойках.
2–10 мм
Используется при изготовлении массивных резиновых плит для комплектования и железнодорожных переездов, отличающихся длительностью эксплуатации, хорошей атмосферостойкостью, пониженным уровнем шума и современным дизайном.
Иногда смесь крупной резиновой крошки, металлокорда и текстильного корда (недоизмельченные) закладывают в подложку дорожного покрытия до 50% по весу со стандартными минеральными добавками.
Крошка с размером частиц 1.8–5.0 мм используется в качестве наполнителя при производстве боксерских мешков, груш, медицинболов и т. д. Жесткость этих изделий можно варьировать путем смешивания крошки с измельченным текстилем.
Чипсы 2–5 см
Куски шин с металлокордом размером 2–5 см используются как добавка к коксу при плавке метала в домне.
Основными отечественными производителями резиновой крошки являются: ЗАО «Северо-Западный Регенератный Завод» (Санкт-Петербург, www.linavtom.uspb.ru/), ЗАО «Волжский регенератно-шиноремонтный завод» (Волжский,www.vrshrz.ru), ОАО «Чеховский регенератный завод» (Чехов, www.chrz.ru), ЗАО «Черногорский Искож Регенерат» (Черногорск), ООО «Уилан» (Курск, www.wheelan.ru), ООО «ПримЭкоШина» (Владивосток, www.gefest-dv.ru), ООО «Экотех» (Тамбов, www.ekoxim.ru), ЗАО «НПФ Новотех» (Москва, www.explotex.com).
Кроме того, на рынке представлен ряд коммерческих продуктов, в состав которых входит резиновая крошка.
Резинопласт
Применяется в строительной индустрии для изготовления мягких кровель, гидроизоляции фундаментов, конструкций мостов; для гидроизоляции труб методом намотки на битумное связующее; для устройства антифильтрационных экранов, гидроизоляции отстойников навоза на животноводческих фермах и птицефабриках. Материал обладает повышенной стойкостью к кислотам и щелочам, в том числе и концентрированным.
Из резинопласта изготавливают также коврики для автомобилей, щеточки, брызговики и т. п.
Существует разновидность — «Резинопласт-Р» - жесткий полимерный листовой кровельный материал на основе термопластов, резиновой крошки, дисперсных наполнителей. Структура материала позволяет делать кровли, в том числе и черепичные, любого дизайна. Легко режется, пилится, при изготовлении кровли может быть приведен к необходимому размеру ручным инструментом.
Резинопол
Напольное полимерное покрытие на основе резинового порошка, термопластичных полимеров, дисперсных наполнителей и модификаторов. На резинопол может быть нанесен рисунок методом тиснения (не стирается).
Бирепласт
Многослойный гидроизоляционный рулонный кровельный материал на стекловолокнистой основе, резинобитумной покровной массы и верхнего защитно-декоративного слоя из резинопласта. Может применяться в строительной индустрии для изготовления мягких кровель; гидроизоляции фундаментов; конструкций мостов и труб; для устройства антифильтрационных экранов, гидроизоляции отстойников навоза на животноводческих фермах и птицефабриках.
Реизол
Резинопласт с нанесенным на его поверхность водостойким клеящим каучуковым слоем, защищенной антиадгезионной бумагой или полиэтилентерфталатной пленкой. Реизол может использоваться для герметизации стыков между панелями зданий, гидроизоляции фундаментов, гидроизоляции мест сопряжения при укладке плоских кровель, а также для ремонта металлических кровель.
Фибробетон
Металлокорд и текстильный корд в определенной пропорции смешивается с резиновой крошкой и добавляется (до 50%) в стандартную сухую цементно-песчаную смесь. Применяется для глубинной заливки фундаментов.
Текстильный корд
Текстильный корд применяется как исходное сырье для изготовления тепло-звукоизоляционных плит, для тампонирования скважин при бурении, а также в качестве армирующего наполнителя при изготовлении композиционных эластомерных материалов.
Кордовое волокно может служить заменителем асбеста и использоваться в качестве наполнителя при изготовлении шифера, гидроизоляционных паст, изготовления резиновых ковриков, спортивных беговых дорожек, обуви. Полиамидное волокно непосредственно применяется для изготовления блочных и ленточных теплоизоляционных материалов. Из полиамидного волокна, подвергнутого экструзии, изготавливают вспененные пористые теплоизолирующие элементы, гранулят, который широко применяется в машиностроении в качестве конструкционного материала. Потребители полиамидного волокна – производители блочных и плиточных теплоизоляционных материалов, применяемых при устройстве городских теплопроводов, на теплоэлектростанциях, котельных и др.
Металлический корд
Металлический корд составляет 15–30% от общего веса автомобильной покрышки. Механическое измельчение, а особенно криотехнология, позволяют получить корд довольно высокого качества, полностью очистив его от резины.
Металлический корд применяется, в основном, как исходное сырье для получения неответственных марок стали. Кроме того, металлическая проволока после очистки от резины используется в производстве каркасов и в качестве вязальной проволоки. Также металлокордовые нити подвергают пакетированию для дальнейшего использования в качестве арматуры при производстве строительных материалов, плоского шифера, тротуарных плит, товарного бетона.
Бортовую проволоку используют при изготовлении железобетонных изделий в качестве арматурной сетки.
Углеводородный газ
Используется в собственном производстве как энергоноситель (поддерживает работу пиролизной установки, а также может идти на отопление). Может компримироваться (подвергаться сжатию компрессором для сжижения) и применяться в народном хозяйстве аналогично природному газу.
Пиролизная жидкость
Может быть использована в качестве печного топлива. При этом возможно ее разбавление с отработанным машинным или трансформаторным маслом, что позволит решать и другие экологические задачи. Также может использоваться в качестве растворителя для битума, для закачки при ремонте нефтяных скважин.
Таблица 1. Характеристики пиролизной жидкости
Технический углерод Технический углерод, получаемый в процессе пиролиза, представляют собой
смесь нескольких марок технического
углерода. В нем высокое содержание серы
1.7 – 2.7 % масс, в то время как у серийного
углерода этот показатель составляет
0.3 – 0.7 % масс. Кроме того, по активности
поверхности и усиливающим свойствам
в резине техуглерод от переработки шин
несколько уступает серийному техническому
углероду. Поэтому его можно использовать
в производстве неответственных изделий
РТИ, например, в резиновых смесях из регенерата резин или в качестве небольших
добавок 5 – 10% от используемого в изделиях
РТИ технического углерода. Другое
применение — в качестве сырья для производства электропроводного
техуглерода и сырья для производства
углерод — углеродных материалов для металлургической промышленности. Кроме
того, углеродистый остаток может быть
использован в качестве твердого топлива,
компонента для приготовления асфальта,
при производстве химических источников
тока, электропроводящих экранов шахтных
кабелей.