ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2008, № 2, с. 36-38
УДК 662.735
ПЕРЕРАБОТКА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ В СМЕСИ СО СЛАНЦЕМ (краткое сообщение)
© 2008 г. Е. Е. Горлова, Б. К. Нефедов, Е. Г. Горлов, А. А. Ольгин
ФГУП "Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке
твердых горючих ископаемых", Москва E-mail: GorlovEG@mail.ru Поступила в редакцию 16.10.2007 г.
Приведены результаты изучения термического растворения резиновой крошки и регенерата автомобильных шин в мазуте в присутствии рядового сланца АО "Ленинградсланец" (г. Сланцы) и сернистого сланца АО "Сланец" (г. Сызрань). Показано, что в присутствии активирующей добавки происходит полное растворение как резиновой крошки, так и шинного регенерата в интервале температур соответственно 150-200 и 300-380°C. При повышении температуры до 430°C усиливаются процессы термокрекинга с образованием бензиновой (15-20%) и дизельной фракций (32-41%).
В современных высококачественных строительных материалах для асфальтобетонных дорожных покрытий, гидроизоляционных материалов и мягкой кровли используются модифицированные битумные связующие [1]. В качестве модификаторов битума используют полимерные материалы или резиновую крошку использованных резинотехнических изделий. Введение в битумную основу подходящего модификатора придает вяжущему и всему материалу большую теплостойкость и морозоустойчивость, эластичность, повышенную сопротивляемость усталостным нагрузкам и тем самым повышает его долговечность. Одновременно решается важная экологическая проблема - утилизация изношенных автомобильных шин и других резинотехнических изделий.
Производство качественного модифицированного нефтяного битума - чрезвычайно сложный технологический процесс. По технологии российской фирмы НПГ "ИНФОТЕХ", в смесь битума с резиновой крошкой добавляют комплекс специальных реагентов-катализаторов, регулирующих радикальные процессы деструкции и сшивки каучуковых цепей резины и высокомолекулярных компонентов битума. При этом частицы резины полностью не разлагаются и не растворяются, а связываются с компонентами битума прочными, но подвижными химическими связями. В результате в объеме вяжущего образуются гетерогенная, армирующая, полимерная пространственная
структура, плотность сшивки которой зависит от температуры.
Авторами разработана технология получения резинобитумного связующего дорожных покрытий путем термического растворения крошки использованных автомобильных шин в тяжелых нефтяных остатках (ТНО) с одновременным термолизом последних в присутствии органомине-ральной добавки (горючих сланцев). Технология основана на разработанном ранее в ФГУП "Институт горючих ископаемых" процессе термохимической переработки тяжелых нефтяных остатков нативного и деструктивного происхождения (мазут, гудрон, тяжелые смолы пиролиза, крекинг-остатки, отработанные масла и т.д.) в присутствии активирующих добавок при давлении 0.5-2 МПа, температуре 400-430°С [2-4].
В настоящее время технологию утилизации резинотехнических изделий, включая изношенные автомобильные шины, можно разделить на три группы:
1) получение резиновой крошки различной дисперсности;
2) термические методы (пиролиз, использование шин в виде топлива и т.д.);
3) получение шинного регенерата.
С целью получения резинобитумного связующего для дорожных покрытий на примере резиновой крошки и шинного регенерата исследованы процессы термической переработки отходов резинотехнических изделий.
ПЕРЕРАБОТКА РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ В СМЕСИ СО СЛАНЦЕМ 37
Таблица 1. Влияние температуры на термолиз в мазуте резинотехнических изделий (соотношение мазут : резинотехнические изделия 60 : 40, время 60 мин)
Шинный регенерат Резиновая крошка
Температура, °С вязкость при 80°С, Па ■ с выход бензиновой фракции н.к.- 80°С выход фракции 180-360°С вязкость при 80°С, Па ■ с выход бензиновой фракции н.к.- 80°С выход фракции 180-360°С
150 - - - 0.41 0.5 2.5
200 - - - 0.13 1.6 5.2
300 8.3 - - - 5.1 17.6
350 5.6 2.1 4.6 - 7.1 18.1
380 0.6 5.9 15.1 - 8.4 19.8
400 - 6.5 19.4 - 12.6 26.3
415 - 9.3 22.6 - 13.3 37.1
430 - 14.7 31.9 - 19.6 41.4
В качестве горючих сланцев использовали рядовой сланец АО "Ленинградсланец" г. Сланцы Ленинградской области (Wa = 0.8%, Ad = 46.5%,
CO2 - 14%, Cdaf = 80.12%, Hdaf = 9.43%, Sf = 1.51%, Ndaf = 0.26%) и сернистый сланец АО "Сланец" г. Сызрань (Wa = 5.7%, Ad = 44.5%, CO2 - 4.1%, Cdaf=
= 70.17%, Hdaf = 8.53%, Sf = 5.81%, Ndaf = 1.22%).
Нефтяные остатки представлены мазутом с Ярославского НПЗ (плотность 940 кг/м3, содержание асфальтенов 2.1%, температура н.кип. 262°С, до 400°С выкипает 21.6%; вода отсутствует).
Рядовой сланец измельчен в лабораторной щё-ковой дробилке, а затем - в вибромельнице ВМ-0.005, и на приборе "Retsch" выделены целевые фракции с размером частиц менее 0.1 и 0.2 мм.
Эксперименты проводили во вращающемся автоклаве объемом 0.5 л в инертной среде (азот).
Количество горючих сланцев в экспериментах составляло 3-10 мас. % на смесь; резинотехнических изделий - 25-50 мас. %.
В качестве шинного регенерата использовали крошку размером 0.5-1.5 мм, полученную в ОАО "Сибур", которая готовилась в соответствии с ТУ 38.108.035-87 (крупность менее 2 мм, содержание металлического корда менее 0.01%, текстильного корда - до 9%, развитая поверхность на 50% выше, чем у шинного регенерата).
Первоначально изучалась возможность термического растворения измельченных резинотехнических изделий в мазуте в интервале темпе-
Таблица 2. Влияние количества горючего сланца Ленинградского месторождения на термолиз шинного регенерата в смеси с мазутом (420°С, 60 мин.)
Выход, мас. %
сланца, % газ фракция н.к.-180°С фракция 180-360°С
- 3.5 13.4 26.0
3 3.7 13.8 30.5
5 4.2 14.1 34.1
7 5.1 15.6 35.9
10 6.1 17.2 36.5
ратур 100-430°С в течение 30 и 60 мин. Результаты некоторых экспериментальных данных представлены в табл. 1.
Установлено, что при 100°С как резиновая крошка, так и регенерат в мазуте отсутствуют. Для резиновой крошки ожижение начинают наблюдать уже при 150°С, а для шинного регенерата - лишь при 350°С.
Поскольку шинный регенерат сложнее подвергнуть термолизу в мазуте, чем резиновую крошку, было изучено введение в процесс активирующей добавки горючих сланцев, которая интенсифицирует термолиз мазута. Изучение такого процесса ожижения осуществляли при 400-420°С в течение 30 и 60 мин.
Частично результаты этих исследований представлены в табл. 2.
38
ГОРЛОВА и др.
Таким образом, установлено, что определяющим моментом в ожижении отходов резинотехнических изделий в среде мазута является способ измельчения отработанных шин (механическое дробление или измельчение) и наличие или отсутствие активатора (горючего сланца). При этом однородный не расслаивающийся модификатор битума может быть получен как непосредственно из резиновой крошки, так и из шинного регенерата.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов Н.В. // Дороги России XXI века. 2002. № 6. С. 70.
2. Горлов Е.Г., Волъ-Эпштейн А.Б. // Рос. хим. журн. 1994. № 5. С. 70.
3. Горлов Е.Г., Головин Г.С., Волъ-Эпштейн А.Б. // Горючие сланцы. 1994. № 11. С. 37.
4. Волъ-Эпштейн А .Б , Платонов В В ., Шпилъберг М.Б. и др. // ХТТ. 1991. № 4. С. 71.
Reprocessing of Industrial Rubber Waste in a Mixture with Shale
(short communications)
E. E. Gorlova, B. K. Nefedov, E. G. Gorlov, and A. A. Ol'gin
Institute for Fossil Fuels, Leninskii pr. 29, Moscow, 119991 Russia e-mail: GorlovEG@mail.ru Received October 16, 2007
The results of a study on the thermal dissolution of rubber crumbs and tire reclaim in mazut in the presence of ordinary shale from AO Leningradslanets (Slantsy) and high-sulfur shale from AO Slanets (Syzran) are reported. It was found that both rubber crumbs and tire reclaim were completely dissolved in the presence of an activating additive over the temperature ranges 150-200 and 300-380°C, respectively. As the temperature was increased to 430°C, thermal cracking processes with the formation of gasoline (15-20%) and diesel (32-41%) fractions were enhanced.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.