(73) Патентовласник (і):
Державна освітня установа вищої професійної освіти Іркутський державний університет (RU)
(54) СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ резіносодержащіх ВІДХОДІВ
Винахід відноситься до переробки резіносодержащіх відходів, зокрема до утилізації зношених автомобільних покришок і гумотехнічних виробів. Спосіб переробки відходів гумотехнічних виробів включає розчинення гумової крихти в нафталіновою фракції кам'яновугільної смоли за допомогою перемішування суміші компонентів в негерметичной ємності при 220-230 ° С протягом 15-30 хв з використанням мікрохвильового випромінювання з частотою 2450 МГц і потужністю випромінювання 450 Вт, при наступному співвідношенні компонентів в суміші, мас.%: гумова крихта 10-40, нафталінова фракція кам'яновугільної смоли - інше. Технічний результат полягає в поліпшенні екології та економічності процесу, в отриманні резіносодержащіх композиту, що володіє високою адгезією до різних поверхонь. 2 табл.
Винахід відноситься до області переробки органічних відходів, зокрема до способів переробки резіносодержащіх відходів, і може бути використано при утилізації зношених автомобільних покришок і інших гумотехнічних виробів.
Відомий спосіб переробки промислових та побутових відходів гуми в котельне паливо, що включає піроліз гумотехнічних відходів під тиском в середовищі перегрітої водяної пари з наступним відділенням твердої фази, поділом рідкої і парогазообразной фаз (патент РФ 2251483 В29В 17/00).
Основний недолік даного способу полягає в його низької економічності. Це пов'язано з високими енерговитратами для підтримки необхідної для проведення піролізу температури і низьким виходом цільового продукту (а саме, рідкого котельного палива).
Основним недоліком даного способу є підвищена небезпека необхідного обладнання, що витримує високі тиску. Подібний спосіб переробки відходів не можна назвати економічним, в зв'язку з використанням в якості розчинника Алкілбензоли.
Найбільш близьким до пропонованого винаходу є спосіб утилізації відходів гумотехнічних виробів, переважно відпрацьованих автомобільних шин, що включає термічну обробку гумотехнічного сировини, поміщеного в екстрактор, заповнений рідкими продуктами нафтопереробки, до повного розчинення гуми з відведенням готової резіносодержащіх рідкої композиції, газової фази і твердого залишку. Отримана рідка фаза представляє собою резінобітумной композицію, яка може використовуватися як матеріал для гідроізоляції, покрівельних робіт, для приготування асфальтобетону (патент РФ 2153415 В29В 17/00).
Основний недолік відомого способу полягає в його низької економічності. Це пов'язано з тим, що для переробки відпрацьованих автомобільних шин використовуються в якості продуктів нафтопереробки товарні продукти - мазут або гудрон. Крім того, використання мазуту або гудрону для розчинення автомобільних шин через свою високої в'язкості і схильності до закоксовування на металевих поверхнях звужує температурний діапазон проведення процесу до 260-290 ° С, а оскільки час розчинення гуми залежить від в'язкості застосовуваного розчинника, то процес повного розчинення шини дуже тривалий і становить 11-25 год. Що призводить до значних витрат на нагрів нафтопродуктів до необхідної в процесі розчинення температури.
Завданням винаходу є отримання недорогої, безвідходної, екологічно чистої технології переробки резіносодержащіх відходів в резіносодержащіх композити, здатні замінити собою дефіцитні бітуми нафтові, використовувані в якості гідроізоляційних, покрівельних покриттів і в'яжучих при виробництві асфальтобетону.
Поставлена задача досягається тим, що пропонований спосіб переробки резіносодержащіх відходів включає в себе розчинення гумової крихти з відпрацьованих автомобільних покришок в нафталіновою фракції кам'яновугільної смоли за допомогою перемішування суміші компонентів в негерметичной ємності при температурі 220-230 ° С протягом 15-30 хв при наступному співвідношенні компонентів в суміші, мас.%:
Гумова крихта 10-40
Нафталінова фракція кам'яновугільної смоли - інше.
Крім того, завдання вирішується тим, що нагрівання суміші компонентів здійснюється з використанням мікрохвильового випромінювання з частотою 2450 МГц і потужністю випромінювання 450 Вт. Отриманий, готовий до застосування резіносодержащіх композит зливають через металеву сітку в ємність для зберігання і транспортування.
У зазначених умовах внаслідок руйнування сітки поперечних сульфідних і полісульфідних зв'язків в гумі виходить однорідна маса без присутності помітних частинок гуми, яка містить недеструктірованние полімерні ланцюги каучуку. Кінцевий продукт являє собою бітумоподібні речовина з характеристиками, а саме температурою крихкості, температурою розм'якшення, еластичністю, порівнянними з бітумами нафтовими дорожніми.
Для приготування композиції використовують нафталінову фракцію кам'яновугільної смоли, яка містить компоненти з температурою кипіння нижче 200 ° С по ТУ 14-7-100-80.
Гумова крихта може бути приготовлена подрібненням амортизованих автомобільних покришок як без корду, так і з синтетичним кордом.
Нижня межа вмісту гумової крихти в суміші обумовлений помітним зміною властивостей кінцевого продукту в порівнянні з вихідною нафталіновою фракцією кам'яновугільної смоли, а верхня межа обмежений негативним впливом диспергує сажі, що вивільняється при розчиненні гумової крихти і зниженням експлуатаційних характеристик кінцевого продукту.
Зазначені межі температурного режиму розчинення гумової крихти є оптимальними, тому нижче 220 ° С розчинення гуми відбувається дуже повільно, а вище 230 ° С температуру підвищувати недоцільно, тому що йдуть процеси деструкції макромолекул каучуку. При дотриманні зазначеного температурного режиму амортизована гума переходить в розчинений стан у вигляді невулканізованого каучуку з високою молекулярною масою, що і забезпечує прояв резіносодержащіх композитом властивостей бітумоподібні речовини.
У табл.1 наведені склади вихідної суміші, температурні режими і тривалість приготування резіносодержащіх композитів, а в табл.2 наведені фізико-хімічні характеристики одержуваних композитів.
У плоскодонну колбу об'ємом 750 мл завантажують 100 г гумової крихти і 250 г нафталіновою фракції кам'яновугільної смоли, попередньо розігрітій до 70-80 ° С. Колбу поміщають в камеру, забезпечену СВЧ-випромінювачем (2450 МГц) і механічною мішалкою, виготовленої зі скла з тефлоновим лопатями. Суміш гуми і смоли нагрівають при потужності випромінювання 450 Вт при постійному перемішуванні. Зазначена потужність мікрохвильового випромінювання дозволяє підтримувати постійну температуру розігріву суміші в межах 225 ° С. Через 25-30 хв гумова крихта повністю розчиняється в нафталіновою фракції кам'яновугільної смоли. Отриману однорідну масу чорного кольору охолоджують до кімнатної температури. В результаті виходить 330 г бітумоподібні речовини, що містить приблизно 30% розчиненої гуми.
Спосіб за пропонованого винаходу простий у виконанні, дозволяє ефективно переробляти відходи гумотехнічних виробів з мінімальними матеріальними витратами з отриманням резіносодержащіх композиту з широкою сферою застосування. Одержуваний композит має високу адгезію до різних поверхонь (кам'яний матеріал, метали, бетон і т.д.), а в поєднанні з низькими значеннями температури крихкості, він може широко використовуватися, як гідроізолірующій, покрівельний та клеїть матеріал, і замінити собою дефіцитні бітуми нафтові . При цьому якість одержуваного гидроизолирующего покриття перевершує якість подібного покриття з бітумів нафтових. Невелика тривалість процесу перекладу гумової крихти в розчинений стан дозволяє знизити енерговитрати на переробку відходів гумотехнічних виробів в порівнянні з відомими способами. Пропонований винахід є одним з ефективних підходів переробки амортизованих гумових виробів і відходів їх виробництва.
Склад, температурний і часовий режим приготування резіносодержащіх композитів
Спосіб переробки відходів гумотехнічних виробів, що включає розчинення гумової крихти в середовищі вуглеводневих розчинників при підвищеній температурі, що відрізняється тим, що в якості вуглеводневої розчинника використовують нафталінову фракцію кам'яновугільної смоли і нагрівання суміші ведуть при температурі 220-230 ° С за рахунок мікрохвильового випромінювання з частотою 2450 МГц і потужністю випромінювання 450 Вт протягом 15-30 хв при наступному співвідношенні компонентів в суміші, мас.%:
нафталінова фракція кам'яновугільної смоли
регістр інтелектуальної
промислової власності
125009, Мoсква, цeнтр,
Бpюсoв пров. д.7-61