Резина қалдықтарын қайта өңдеу технологиясы

Көптеген дамыған  елдер үшін, экологиялық және экономикалық мәселелері – резеңке  қалдықтарын  өңдеуінің мәселесі болып табылады, оларға  көптеген  жағдайда  автомобиль  шиналары  жатады.

Қазіргі уақытта әлемде жыл  сайын тозған автокөлік шиналарының  елеулі көлемі жиналуда, ал олардың  жалпы көлемінің тек 15%-ы ғана екінші өнім ретінде қайта өңделіп, пайдаланылады. Қалған тозған автокөлік  шиналарының бөлігі мүмкін болатын  үдерістер мен технологиялардың болмауы себебінен кәсіпорындар мен ұйымдардың аумағы жанында жиналып, сақталады. Бұл қалдық шиналарын  үнемі жинап, сақтау мүмкін емес, өйткені  осы үшін жердің елеулі көлемі қажет. Сонымен қатар, бұл қалдық түрі қоршаған орта үшін де үлкен зиянын тигізеді және іс жүзінде «баяу жарылғыш»  болып табылады. Табиғи мен климаттық  факторлардың және кеміргіштердің әсерінен шиналардың баяу бұзылуы ұсақ бөлшектер  түріндегі дисперстік бөліктердің  пайда болуына әкеледі. Ал бұл  бөліктер табиғи ортада ыдырап, желмен алыс қашықтықтарға ұшып кетеді.

Шиналар кеміргіштердің (егеуқұйрық, тышқан) және қансорғыш жәндіктердің (судағы тұрып қалған ескі шинада көбейетін  және бірнеше километр қашықтыққа ұша  алатын масалар мен москиттер) жинақталуға  ыңғайлы орын болып табылады. Осы  арқылы бұл жәндіктер энцефалит, сары безгек, малярия, туляремия, сібір  жамандаты, холера сияқты инфекциялық  және өлімге әкелетін ауруларды тасымалдайды.

Сондықтан қоршаған ортаның  ластануын азайтудағы маңызды бағыт  іске асыру және тозған автокөлік  шиналарын қайта пайдалану болып  табылады. Қазіргі кезде әлемде тозған автокөлік шиналарын пайдаланудың келесі әдістері белгілі: қоймаға сақтау, көміп тастау, безендіру және басқа  да жеке мақсаттарда пайдалану, қалпына  келтіру, өртеу, қайта өңдеу.

Тозған автокөлік шиналары өндірістік  қалдықтардың күрделі  түрлері категориясына жатады. Шиналар  өзінің химиялық құрамы бойынша экологияны ластайтын зат және құрамында  адам денсаулығына зиянын тигізетін  қауіпті қалдықтары болуы есебінен халық үшін аса қауіпті болып  табылады. Шиналарды көп мөлшерде өртеу пирен, бензопирен, антрацен тәрізді  канцерогенді заттардың жинақталуына себепші болады.

Қоқысқа тасталған немесе көмілген шиналар 100 жыл көлемінде  ғана ыдырайды. Бұл қосылыстар жауын  және жер асты суларымен қосылып  токсинді заттар түзеді.

Бұл туындаған мәселені шешу мақсатында Қазақстан Республикасының  табиғи ресурстар Министрлігінің шешімімен 30.07.03 жылғы №663-ші «Классификациялық  қалдықтардың каталогына қосымшалар енгізу»  туралы жарлық жарияланды. Осы жарлыққа сәйкес тозған шиналар, камералар мен  өзге де құрамында резинасы бар заттар аса қауіпті қалдықтар ретінде  мойындалды және олар 4-ші дәрежелі қауіп  ретінде белгіленді.

Тозған шина құрамында 65-70% резина (каучук), 15-25% техникалық көмірсутек, 10-15% маңызды екінші шикізат қалдықтары бар өнім болып табылады.

Өндіріс қалдықтарын бөліп  алып, екінші өнім ретінде тұтыну тауарларына  айналдыру табиғи қорларды сақтау және үнемді пайдаланудың экологиялық және экономикалық тұрғыдан тиімді екендігін  әлемде көптеген мемлекеттер дәлелдеген.

Заманауи статистикаға сәйкес Батыс Еуропада жылына 2 млн тонна тозған шиналар және шамамен осындай мөлшерде резиналық техникалық бұйымдар(РТБ)  шығады. Шина және РТБ өндірісінде басым бөлігі қайта қолданылмайтын резиналық қалдықтар шығады, мысалы өңделген бутилді диафрагмалар, этиленпропиленді қалдықтар және т. б.

Экологияны жақсарту және шикізаттық  сақтау үшін ескі резинаны материалдық утилизациялау актуалды болғандығымен қазіргі таңда  көбіне  оны өртеп утилизациялау  қолданылады. Материалды утилизациялаудың кең қолданыс таппау себебі бұл процесс  көп энергияны қажет етеді  және ұсақдисперсті резиналық ұнтақ  және регенераттар алу қымбатқа түседі.

Бұл мәселеге байланысты мемлекет тарапынан экономикалық реттеулер  жүргізілмей шиналарды утилизациялау  тиімсіз болып қала бермек. Қазақстан  Республикасында тозған  РТБ және шиналарды жинау, депонирлеу және өңдеу  жүйесі жоқ. Бұл мәселені шешудің  құқықтық және экономикалық реттеу және стимулдау әдістері жасалынбаған. Әдетте тозған шиналар автопарк территориясында  жинақталып, орманға және ашық далаға шығарылады.

Резина  қалдықтарынын  өңдеу  технологиясының  басты  сатысы- ол ұсақтау.

Шиналық  резинаның  ұсақталуы  резинаның   вулканизационды  тордың  десрукциясымен  қатар жүреді.  Сонымен қатар көміртекті  құрылымның  дестукциясы жүреді.  Құрамындағы активті техникалық  көміртегі бар резинаның ұсақталуы С-С байланысы бар тізбекті  құрылым бойынша деструкциямен бірге жүреді.  Вулканизационды тордың  және  көміртектің резиналық өзгерулер әртүрлі механохимиялық  процестерде болу  керек.  Ол  полимердің  типіне,  табиғатына  және    резина  құрамындағы толықтырғыш мөлшеріне,  вулканизационды тордың  қоюлану және  жанама  байланыстардың  табиғатына,  процестің температурасына сонымен қатар резинанің ұсақталу  дәрежесіне  және  қолданатын  қондырғылар типіне  байланысты.  Алынатын резинаның бөліктерінің өлшемі  неғұрлым  кіші  болғанда,  резинаның ісінуі  соғұрлым  тез және  бірқалыпты  қойылған  температураға дейін қыздырғанда жүреді.  Осы процесс анағұрлым бірқалыпты  дестуктирлі материал  алуға әкеледі.

Қазіргі  таңдағы  резиналық  ұсақтар  алудағы  әдістерді  шиналық  резиналы  ұсақтарын  өлшемі  0,5мм  және  одан  төмен  өлшемдер  экономикалық  тиімсіз.   Себебі,  қалдық  қақпақтар мен  резиналардың  құрамында  басқа  материалдар  – текстиль  және  металл  бар.

Қалдық  резиналық  бұйымдарды  үгітудің  2 әдісі  бар:

1. Қақпақты  текстильді  кордпен  үгіту.

Термомеханикалық  әдіс  бойынша  регенерат  өндірісіне  арналған  резиналық  ұсақтардың  0,8мм бөлшектерін  алу  үшін  қолданады.

1-сурет.  Толық   қақпақтар  кесуге  арналған  қондырғыларды  қолданумен  арқылы  үгітілген  резиналар  алу   сызба-нұсқасы.

1. Қақпақтарды  бөліктерге  кесуге  арналған  машина; 2- үгіту  вальцалары; 3- бірқабатты  виброелегіш; 4- магнитті  сепаратор; 5- екі қабатты  виброелегіш; 6- гравитационды  сепаратор; 7- ұсақтау  вальцалары. 

Өндірістік  циклдан  шығаратын  қақпақтардан  борттық  сақиналарды  борттыкескіш  қондырғылар  арқылы  кесіп  тастайды.  Осында  қақпақтарды  біруақытта  продолды  бағытта  бөліктерге  кеседі.  Кейін  қақпақтарды  бірнеше  бөліктерге  бөледі,  қалыңдығы  20...40мм  сигменттерге  кеседі.  Және  үгіту  вальцаларына  жібереді,  сонда  бөлшектерді  20мм  өлшемдерге  дейін  майдалайды. 

Бір  қабатты  виброелегіште  елеу  процесі  жүреді.  Елегіш  арқылы  өткен  ұсақтар  магнитті  сеперациядан  кейін  үгітудің  2-ші  сатысына  үгіту вальцаларына өтеді. Вальцадан  өткен ұсақталған  материалдар виброелеуге жіберіледі.  Үстінгі елеуден кордты  талшықтар таңдалады,  үстінгі елеуден өткен еленген бөлшектер вальцаға  үстінгі елеуден оралады, ал астынғы елеуден өткен бөлшектер бұл резиналық ұсақтар (5...7 мм). Магнитті  және  гравиационды  сперациядан кейін памола  бірқабатты  виброелегішке жіберіледі.  Елеуден кордты  талшықтар үздіксіз  таңдалады.  Вальцалардан  ұсақтар екі қабатты виброелегішке түседі,  үстінгі елегіштен кордты  талшықтар үздіксіз  жойылады.  Магнитті  және  гравиационды  сеперациядан  өткен бөлшектер төменгі елегіш  арқылы дайын  ұсақтар  бункеріне  түседі.  Шығатын  резиналық  ұсақтардың  құрамындағы  массалық  үлесі  5%-ке  дейін  текстиль 64-65 %-ды  құрайды. Кордты  қалдықтары  құрамындағы резина  40% мөлшерде  тең 13,5...14% ,  бордты  сақиналар 17,5...18%,  шығын 3...4%.

Диспергирлеу  әдісі.

БАЗ  қатысындағы интенсивті  механикалық  әсері  негізінде  сулы  ортада  резиналардың  диспергирленуі  әдістің  мақсаты  болып  табылады.  Резинаның диспергирлену процесінің  эффективтілігі  тепе - тең механикалық  әсер дәрежесіне, типі  және  құрамы,  концентрация, сабындалу  агент  ерітіндісінің  енгізілу  режиміне,  табиғатына және  резина  регенерациясының  активаторы мөлшеріне  тәуелді.

2-сурет. Дисперсионды ұнтақты  регенераттың (диспор) өндірісінің  сызба-нұсқасы.

1-үгітілген  резинаның   дозаторы; 2- эмульгатор  дозаторы; 3- активатор  дозаторы; 4- сілті   ерітендісінің  дозаторы; 5- араластырғыш  – пластикатор; 6- араластырғыш  диспергатор; 7- араластырғыш- гомогенезатор; 8- су  дозаторы; 9- центифуга; 10- кептіргіш; 11- қапталған  агрегат; 12- дайын   өнім  қоймасы.

Рубажкамен  жабдықталған  араластырғыш  плпстикаторға  үздіксіз  дозатормен  резиналық  ұсақтар  жіберіледі  және  5...10% (мас.)  эмульгатор  немесе  активатор ерітіндісі  (суспензиясы) эмульгаторда.  Осы  аппаратта  қоспа  компоненттерінің  араласуы  жүреді  және  механикалық  әсер арқасында  вулканизационды  тордың  десрулциясы  нәтижесінде  резинаның  пластикациясы  жүреді.  Резинаның  деструкция  дәрежесіне  келесі  сулы сілті  ерітіндісінің  жұтылу  жылдамдығыны  тәуелді. 

Араластырғыш  пластикатордан  шығатын  пластицирленген  материал  1-ші араластырғыш  диспергаторға  түседі,  осында  механикалық  әсері  нәтижесінде  сулы  сілті  ерітіндінің  резинаға  енуі  және  сілтінің  эмульгатордың  сабындалуы  жүреді. Нәтижесінде  араластырғышта  резинадағы судың  эмульсиясы  түзіледі.

2-араластырғыш  диспергаторда  эмульгатордың  сілтімен  сабындану  процессі  аяқталады,  резинаның  судағы  дисперсиясы  түзіледі.  Диспергирлеу  процесінде эмульгатор құрамындағы сілтінің шайырлы және  майлы  қышқылдармен  әрекеттесуі кезінде БАЗ түзіледі, фаза  аралық  беттерде  адсорбцияланған  және  беттік  энергияның  деңгейін  төмендетеді.  Бұл  беріктіктің  және  резинаның  деформациясының  жеңілденуіне  әкеледі. 2-ші   араластығыш  диспергаторда  алынған  резинаның  сулы  дисперсиясы  араластырғыш  гомогенезаторға  түседі.  Осында  дисперсияның  гомогенезациясы  жүреді,  яғни  дисперсияға  жақсы  тұрақтылық  береді. Кейін  үздіксіз  түрде  центрифугаға  жіберіледі.  Одан  соң  кептіргішке  жіберіледі.  Кептірілген  материал  формалау  және  қаптау  линиясына  жіберіледі  және  полиэтиленді  үлдірге  қапталады.  Диспор  ылғалмен  және  қаптардың механикалық бұзылуы байланысы  болмайтын  жағдайда  сақталады.