Получение и использование товарного продукта из отработанных автомобильных шин

Стартовавшая весной 2010 г. государственная программа по утилизации вышедших из эксплуатации автомобилей затрагивает не только интересы автомобильной и металлургической промышленности, но и ряд других областей – строительную, химическую, нефтедобывающую.

Не останавливаясь подробно на очевидной экологической актуальности переработки автомобильных шин, рассмотрим динамику образования их объема, методы переработки в товарный продукт, а также вероятные рынки сбыта готовой продукции на примере Московской обл.

В настоящее время разработано несколько способов переработки вышедших из эксплуатации или отбракованных резинотехнических изделий (РТИ), которые можно классифицировать следующим образом:

• по способу их переработки (механическое измельчение, пиролиз, термолиз и т. д.);
• по типу получаемой готовой продукции:
  • на основе резины (резиновая крошка различных фракций, технический углерод, углеводородный газ и жидкости);
  • на основе извлечения сопутствующих материалов (металлокорд, текстиль).

Некоторые из способов (пиролиз, термолиз, технология «озонного ножа») успешно прошли лабораторные и полупромышленные испытания (ООО «Томанно», ООО «Технокомплекс», ОАО «Троицкая технологическая лаборатория»). Укрупненная структура способов утилизации и переработки РТИ и автомобильных шин приведена на рис. 1.

Следует признать, что в настоящий момент наибольшее распространение получила технология механического измельчения автомобильных шин с получением резиновой крошки различных фракций.

Рисунок 1. Классификация способов утилизации резинотехнических изделий и автомобильных шин

Для определения количество образования автошин, был сделан прогноз изменения численности парка легковых автомобилей в г. Москве на период до 2015 г., (рис. 2), из которого следует, что к 2015 г. численность легкового автотранспорта в г. Москве, по сравнению с 2010 г. увеличится на 0,9 млн. шт. и достигнет 4,8 млн. шт.

Рисунок 2. Оценка и прогноз изменения численности автомобилей в г. Москве

Расчет количества образования амортизационных шин и образующих её компонентов основывается на динамике изменения автопарка и следующих условий:

• Средняя масса одной шины составляет 7,5 кг;
• Доля собираемости шин в 1995 - 2000 г.г. принимается на уровне 30 %, в 2005-2010 г.г. на уровне 50 %, в 2015 г. на уровне 80 %;
• Среднегодовой пробег автомобиля 20 тыс. км;
• Средний амортизационный пробег одной автошины 45 тыс. км;
• Усредненный химический состав принят в соответствии с рис. 3.

Рисунок 3. Усредненный химический состав автомобильной шины

Результаты расчетов приведены на рис. 4 и 5, из которых следует, что к 2015 г. с учетом 80 % сбора, количество изношенных автошин может достичь 6,8 млн. шт., в результате их рециклинга в оборот может возвратиться до 30,8 тыс. т. резины, 11,8 тыс. т. текстиля и 8,7 тыс. т. металлокорда. При этом порядка 12 млн. шт. автошин останутся на полигонах и свалках.

Рисунок 4. Оценка и прогноз образования и сбора отработанных автомобильных шин легковых автомобилей в г. Москве

Рисунок 5. Оценка и прогноз образования амортизационной резины, текстиля и м/корда с учетом собираемости

Расчет количества необходимых производственных мощностей для переработки произведен по двум вариантам при выполнении следующих условий:

• Собираемость амортизационных автошин составляет 80 %;
• Часовая производительность одной технологической линии составляет 300 кг резиновой крошки;
• Фонд рабочего времени при пятидневной рабочей недели составляет 40 час/неделю или 1987 ч/год (вариант 1);
• Фонд рабочего времени при четырехсменном графике работы составляет 40 час/неделю или 8640 ч/год (вариант 2).

Из результатов расчетов следует, для переработки 6,8 тыс. шт. шин собранных в 2015 г. потребуется 52 технологические линии работающие по пятидневной рабочей недели или 12 линий работающих по четырехсменному графику (см. рис. 6).

Рисунок 6. Прогноз количества предприятий необходимых для переработки автошин

По мнению авторов, решающим фактором, в вопросе развития переработки РТИ является наличие стабильного спроса на готовую продукцию переработки.

Металлокорд, который изготовляется из качественных марок сталей (60Г, 65Г, 70Г, 55С2,60С2, 60С2А, 70С3А, 60С2Г, 50ХГ, 50ХГА, 55ХГР, 50ХФА, 51ХФА, 50ХГФА, 55С2ГФ, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА, 60С2Н2А, 70С2ХА) в соответствии с требованиями ГОСТ 14959-79 (EN 10083, ASTM A29/А29M) может по цене металлолома направляться сталепроизводителям Европейского региона РФ или СНГ, например РУП «БМЗ», которое специализируется на производстве металлокорда. Динамика выплавки стали и отгрузка м/лома ж/д транспортом в адрес Белорусского МЗ, приведенная рис. 7.

Рисунок 7. Динамика выплавки стали и поставка м/лома ж/д транспортом РУП «БМЗ»

Цена реализации резиновой крошки в Московском обл., приведенной на рис. 8 зависит от её качества (фракционный состав, замусоренность, влажность) и как следствие от области применения (см. табл. 1).

Рисунок 8. Динамика изменения цен на резиновую крошку в Московской обл.*

* на основании данных из отрытых источников

Таблица. 1 Области применения резиновой крошки в зависимости от её фракционного состава

По мнению авторов наиболее перспективным рынком потребления резиновой крошки и текстиля является нефтедобывающая промышленность, в которой она может применяться как в качестве сорбента при ликвидации разлива нефти с поверхности воды или почвы (см. табл. 2).

Таблица 2. Характеристика сорбентов нефти и нефтепродуктов для ликвидации загрязнения

При коэффициенте нефтепоглощения 1:4 и времени впитывания 60 секунд эффективность очистки резиновой крошкой составляет 92%. Это значительно выше, чем эффективность очистки природными отходами: опилками и шелухой овса, соответственно 82,5 и 67 % при более низком их коэффициенте нефтепоглощения 1:3 и 1:1.

По эффективности очистки резиновая крошка уступает только текстильному корду: 92% против 99,98 %. Однако резиновая крошка как продукт переработки резинотехнических отходов может быть получена в большем количестве, нежели какой-либо иной сорбент (за исключением опилок). Важная особенность всех представленных сорбентов – это их плавучесть, аналогичная нефти и нефтепродуктам.

Текстильное кордное волокно может также использоваться как добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям с целью предупреждения и ликвидации их поглощения пористыми и трещиноватыми породами во время бурения нефтяных и газовых скважин. Кордное волокно должно соответствовать техническим условиям ТУ 39-190-75:

• Длина кордных нитей, мм, не более ........................................................................ 30;
• Содержание частиц резины размером до 7 мм, %, не более ............................ 40;
• Содержание влаги, %., не более .............................................................................. 8;
• Включение частиц металла после магнитной сепарации, %, не более ......... 0,1;
• Содержание нитей длиной 30—50 мм, %, не более ............................................ 1,0;
• Содержание частиц резины размером 7-10 мм, %, не более ............................ 0,5;
• Посторонние включения ............................................................................................ отсутствуют.

Другим направлением применения резиновой крошки области нефтедобычи является гидроизоляция геологических пластов при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений. Следует отметить, что основным способом разработки месторождений страны является заводнение, при котором эффективность извлечения нефти зависит от полноты охвата пласта воздействием закачиваемой воды, а основной причиной перевода скважин в категорию бездействующих и консервацию является низкий дебит нефти и высокая обводненность продукции. Актуальность этого направления подтверждается динамикой добычи нефти на месторождениях РФ и её обводненностью, которые приведены на рис. 9 и 10.

Рисунок 9. Объемы добычи жидкости, нефти основных нефтяных компаний России за 2000 г.

Рисунок 10. Динамика добычи нефти и обводненность продукции в РФ

Выводы:

Переработка вышедших из эксплуатации автомобильных шин решает не только экологические проблемы (замусоренность территории автошинами, ликвидация последствий розлива нефтепродуктов), но и направлена на решение важных народнохозяйственных задач:

• Экономия энергетических и материальных ресурсов при производстве готовой продукции на основе сырой нефти;
• Увеличение объёма добычи нефти и срока эксплуатации нефтяных скважин.