Технологии за преработка на автомобилни гуми

Излезлите от употреба автомобилни гуми са източник на сериозно замърсяване на околната среда. Те не подлежат на естествено разлагане, а при натрупване могат да се превърнат в удобно място за размножаване на гризачи, насекоми и други вредители, което ги превръща в потенциален източник на различни инфекции.

Автомобилните гуми са и огнеопасни. В случай на възпламеняване, огънят трудно може да бъде погасен и често гори с дни. В същото време значителният ръст на автомобилния парк води до непрекъснато повишаване на количествата от изхвърляни автомобилни гуми.

Във връзка със сериозния екологичен риск, който създават автомобилните гуми, в края на 2012 г. влезе в сила и наредба за изискванията за третиране на излезли от употреба гуми. С наредбата се определят изискванията за събирането, транспортирането, съхраняването, оползотворяването или обезвреждането на излезли от употреба гуми, включително целите за регенерирането и/или рециклирането и/или оползотворяването им.

Наредбата забранява изоставянето; нерегламентираното изхвърляне или друга форма на неконтролирано обезвреждане; изгарянето с изключение на посочените в нея случаи; депонирането на цели и нарязани гуми, с известни изключения. Като допустими методи за оползотворяване на излезлите от употреба гуми в наредбата са посочени – регенериране, рециклиране, влагане като материал в строителството, изгаряне с цел производство на енергия.

Оползотворяване на цели гуми
Въпреки че износените автомобилни гуми съдържат ценни суровини като каучук, метал, текстилен корд и са разработени и продължават да се разработват технологии за тяхната преработка и оползотворяване, данните сочат, че само една малка част от излезлите от употреба автомобилни гуми биват преработвани.

Намиращите към момента практическо приложение технологии предполагат използването на цели гуми или на раздробени на малки частици автомобилни гуми. Цели, износените автомобилни гуми обикновено се използват като преграждения за създаване на изкуствени рифове, за защита на склонове от ерозия и др.

Този метод е един от най-лесните за прилагане, тъй като не се налага гумите да бъдат подлагани на специална обработка. Цели гуми могат да бъдат използвани и за производство на енергия чрез тяхното изгаряне. Най-често цели гуми се изгарят в предприятията от циментовата промишленост.

Предимство на използването на цели гуми е, че разходите се свеждат предимно до закупуването на гумите и отпадат тези за допълнителното им смилане. Целите гуми са и с по-ниска пожароопасност. От друга страна, тяхното транспортиране, складиране и управление създават известни трудности.

Често по-предпочитаният вариант е нарязването на гумите на по-малки парчета обикновено с квадратна форма с различни размери. Те могат да бъдат съхранявани на открито на купчини. Подаването им към пещта може да бъде чрез лентов транспортьор. Използването на нарязани гуми има няколко предимства.

Скоростта на подаване към пещта може да бъде регулирана, също така в сравнение с използването на цели гуми, тук необходимостта от ръчен труд е много по-малка. Като недостатък се посочват по-високите разходи, свързани с нарязването на гумите и трудностите, създавани от съдържащия се в гумите метален корд, който се реже неравномерно и може да се подава от слоя каучук.

Изгарянето не се препоръчва
От екологична гледна точка изгарянето на гуми с цел получаването на енергия не се оценява еднозначно. Преди всичко това е поради отделянето на вредни вещества в атмосферата като цинк и серни окиси. В отделяните димни газове се съдържат канцерогенни вещества и известни количества диоксин.

Все пак е добре да се отбележи, че изгарянето на гумите не винаги води до замърсяване на атмосферата. От техническа гледна точка безопасното изгаряне е напълно възможно при предвиждане на подходящи филтриращи системи.

 Основният проблем е свързан с необходимостта от значителна инвестиция в пречиствателни системи. От друга страна, според специалисти изгарянето на гуми не е особено ефективно и от енергийна гледна точка.

Като основна причина за сравнително широкото прилагане на изгарянето за производство на енергия обикновено се посочва липсата на ефективна технология за преработка на гумите и получаването на продукт с високо качество.
Според специалисти при използването на гуми като гориво за циментовата промишленост разходът за изкопаеми горива може да бъде намален с около 25% и да се намалят нивата на замърсяване на околната среда.

Преработка чрез раздробяване
Сред методите за обработка е раздробяването на износените автомобилни гуми на малки парченца. Раздробяването на автомобилните гуми се приема за един от най-привлекателните методи за преработка, тъй като той позволява максимално да се съхранят физическите свойства на каучука в получения краен продукт от преработката.

Методът на смилане често се разделя на смилане при положителни температури и криогенно смилане. Едно от приложенията на получените парченца каучук е използването им като добавка към асфалта.

Сред предлаганите в България решения за раздробяване на гуми са: системата за рязане на гуми Eldan, предлагана от групата от компании Аркон и линията за преработка на стари автомобилни гуми BULKAN на ЕНБИЕС-БУЛ.

Система за рязане на гуми Eldan
Системата Eldan е система за рязане на гуми, която използва модулен подход към рециклирането на цели автомобилни и камионни гуми, включително единични гуми за тежкотоварни камиони, гуми за изкопни машини и много други.

Системата е изградена на модулен принцип, което позволява различни комбинации и допълнително добавяне на модули при необходимост. Големият брой комбинации дават възможност за изработването на много различни крайни продукти като ивици, парчета, гранули и прах.

Отделните машини лесно могат да бъдат настроени за други размери на частиците чрез смяна на размера на ситото в машината. Също така не е необходимо преди обработка да бъде премахвана армировката на гумите.

Пълната система Eldan за рязане на гуми, включваща всичко от предварително нарязване до разделяне, може да се раздели на следните етапи: предварително нарязване в супер нарязваща машина; раздробяване в многофункционалното ренде; фино раздробяване във финото ренде; разделяне на текстила и стоманата в класификатора и аспиратора.

Споменатите машини са свързани от буферни силози, конвейери, вибриращи конвейери, винтови конвейери и пневматично транспортиране на материала.

Линия за преработка на стари автомобилни гуми BULKAN
Линията за преработка на стари автомобилни гуми BULKAN е подходяща за преработка на стари автомобилни гуми и гумено-технически изделия и получаване на компоненти, пригодени за използване в други сфери.

Технологичният процес се основава на механично разделяне, смилане и сепариране без използването на други методи като химични процеси, което прави процеса екологично чист.

При изграждането на инсталацията се предвижда изграждането на независима вентилационна система, което позволява в процеса на преработка своевременно да се събират и отделят прахът и текстилът.

Процесът на преработка се състои от три етапа. Първият етап включва първоначално разрязване на гумата по протектора на две части, изтегляне на стоманената тел от ляв/десен борд. Целта на първоначалното разделяне на гумата е да се увеличи експлоатационният срок на шрeдера и да се отдели по-голямата част от стоманената тел.

По време на втория етап разделената гума се раздробява на парчета с помощта на шредер. Третият етап е смилане на парчетата и разделяне на компонентите – гума, желязо, текстил.

В резултат от преработката на старите автомобилни гуми се получават гумени частици с размер 0,5 – 5 mm (80% частици с размер 2 – 3 mm). Съдържанието на стомана в тях е около 0,05%, а на текстил около 0,4 – 0,7%.

Целият процес на преработка от втори етап е автоматизиран. Линията е построена на принципа на модули, което позволява получаване и само на конкретен краен продукт, което допринася за гъвкавостта, простотата и икономичността на линията.

Процесът пиролиза
Друг метод за преработка на автомобилните гуми, водещ до получаването на нови продукти, е процесът пиролиза. Най-общо пиролизата е процес на разлагане на гумите под действието на висока температура.

Процесът може да протече в бедна на кислород среда, във вакуум, във водородна атмосфера в присъствието на катализатор и без катализатор. Използваните реактори обикновено се подразделят на реактори с периодично и непрекъснато действие. Сред често използваните са реакторите с кипящ слой. Приложение намират и реакторите с неподвижен слой.

Изследван е и процесът пиролиза на смес от натрошени гуми (20%) и масло (80%).
В България на процеса пиролиза се базира и съоръжението за пиролиза на цели автомобилни гуми на фирма Екопроцес и инсталацията Пиротекс, предлагана от фирма Енеркемикал.

Съоръжението за пиролиза на цели автомобилни гуми
Преработката на старите автомобилни гуми е чрез вакуумна пиролиза. По време на този процес безкислородно и при висока температура комплексните въглеводородни съединения се разлагат до прости такива.

Процесът е изключително ниско енергоемък, тъй като се използва собствената енергия (отделеният газ), получена от самия процес.

Енергийната ефективност, изразена като разлика между получената от преработката чрез пиролиза на един тон гуми енергия, в размер на 35 700 МJ и изразходваната за процеса енергия от 2628 МJ, е в размер на 33 072 МJ/тон, което е равно на 9187 KWh на тон гуми.

Производственият процес е непрекъсваем. Осигурява се безотпадна екологична преработка на негодни автомобилни гуми и извличане на ценни суровини от тях, в това число и рационално използване на отделяната енергия.

Съоръжението е в основата на проекта на Екопроцес за изграждане на завод за преработка на стари гуми в гр. Добрич. Изпълнението на проекта стартира приз 2003 г. и завършва през 2009 г. През 2009 г. приключват и пусково-наладъчните мероприятия. Към момента проектът е замразен. При нормално функциониране на фабриката се предвижда тя да преработва 12 тона гуми дневно. Съответно, очакванията са годишно да се реализира преработка на 3600 тона гуми.

Получените от преработката на гумите продукти са: промишлен газиол 3,6 тона на ден съответно 1080 тона на година, въглерод на прах 3,6 тона на ден, 1080 тона на година, стоманена тел 1,2 тона на ден, 360 на година, въглеводородни газове (метан) – 3,6 тона на ден, 1080 тона на година.

Всички направени експертизи показват, че проектът осигурява безотпадна екологична преработка на негодни автомобилни гуми. Извличат се ценни суровини от негодните автомобилни гуми, които се използват за получаване на енергия или като суровина.

Инсталация за преработка и утилизация на износени автомобилни гуми Пиротекс
В основата на преработката на износени автомобилни гуми чрез инсталацията Пиротекс е процесът на топлинно разлагане - пиролиза. Процесът протича при температура 400 – 600 °С в отсъствието на кислород, при което се осигурява протичането на дълбоки деструктивни промени.

В резултат се получават високовъглероден остатък и парогазова смес. Парогазовата смес се състои от пари на нефтообразни продукти (течно пиролизно гориво), пари на вода (пиролизна вода) и горими некондензиращи газове. Газовата фракция представлява смес от различни газове, отделящи се в процеса на пиролиза.

Инсталацията Пиротекс се състои от пиролизна пещ с три камери, газов колектор, скрубер за мокро пречистване, тръба на Вентури, адсорбер за мокро пречистване, центробежен капков сепаратор, вентилатор за пиролизни газове, газов ресивер, циркулационна помпа, охладител, отсек за предварително подгряване, димоходи с димни вентилатори.

Критерий за оптималната работа на инсталацията е максималният добив на течно гориво и високовъглероден остатък с най-висока относителна повърхност. Оптималната температура е 436 °С. При тази температура се постига максимална производителност на течна фракция 30 – 35%, пиролизни газове 10 - 25%, остатъчен въглерод 20 - 30% и метален корд – 10%.

При производствената дейност по оползотворяването на отпадъците (до 5 т на денонощие) се предвижда, като краен продукт да се получи течна фракция – пиролизно гориво 2,80 т/24 h и пиролизен газ 0,30 т/24 h.

Пиролизното гориво може да се използва за предварително подгряване на инсталацията и като гориво за котли на течно гориво. Пиролизният газ се използва изцяло за поддържане на технологичния процес чрез изгаряне в газова горелка.
В процеса на преработка на гумите са получават още високовъглероден остатък и металкорд.
Високовъглеродният остатък може да се използва като твърдо гориво, калоричността му е от порядъка на 7000 - 7500 kal., като суровина в химическата промишленост във вид на активен въглен (СКТ-3С) за пречиствателните станции, а така също и за различни видове филтри и изсушители.

Металкордът съдържа стомана и се използва като суровина за последващо претопяване.
Тъй като преработката е по метода на закритата пиролиза, отделяните емисии са многократно по-ниски от нормите за допустими емисии на въздуха.