Разработка и внедрение технологии комплексной механо-термохимической регенерации шинных отходов. Физико-химические изменения эластомерной основы шин в процессе их эксплуатации и регенерации. Конструирование червячных машин для регенерации шинных отходов.
При низкой оригинальности работы "Комплексная регулируемая механо-термохимическая регенерация шинных отходов и технология производства изделий на их основе", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
«Об отходах производства и потребления» изношенные шины относятся к опасным источникам загрязнения окружающей среды. Проблема их утилизации имеет также существенное экономическое значение, так как потребности хозяйственного оборота в природных ресурсах непрерывно растут, а их стоимость постоянно повышается. Такая система должна включать: общую концепцию обращения с изношенными шинами; эффективную и экологически безопасную технологию их утилизации; технические решения по созданию новых материалов и технологии производства изделий с использованием полуфабриката переработки изношенных шин. Сформулирована общая концепция обращения с изношенными шинами, в соответствии с которой утилизация шин должна рассматриваться как система организационно-правовых и химико-технологических мероприятий. Усовершенствованы теоретические основы технологии комплексной регулируемой механотермохимической регенерации шинных отходов (получены и обобщены данные о физико-химических изменениях эластомерной основы шин в процессе их эксплуатации и регенерации; установлена качественная и количественная взаимосвязь между режимами регенерации, конструктивными параметрами применяемого оборудования и свойствами получаемого продукта).Объектами исследования служили: материал покрышек автомобильных шин отечественного и импортного производства, как новых, так и вышедших из эксплуатации (климатические зоны РФ и Западной Европы); различные по размерам фракции шинной резиновой крошки, а также регенерат, полученный из шинной крошки на разработанном червячно-деструкционном агрегате в режимах комбинированной механотермохимической и паровой деструкции. Таким образом, изношенные шины являются ценным сырьем, и технология регенерации должна обеспечивать наибольший уровень приближения регенерата по его качеству к свойствам их эластомерной основы. Разработанный способ расширяет возможности процесса регенерации, так как появляются предпосылки для: организации непрерывного производства изделий из «чистого» регенерата (рулонные и кровельные и гидроизоляционные материалы и другие); использования крошки из резиновых отходов, как на основе каучуков общего, так и специального назначения (бутилкаучуки, этиленпропиленовые каучуки). Так, для регенерата из крошки автомобильных импортных шин содержание геля составляет 74,8 %, при этом в золь фракции содержание каучука возрастает до 78.2% (MW=38000, Mn=11000, К=3.4, характеристическая вязкость ?=0.36 дл·г-1); соответствующие показатели для регенерата из отечественной крошки равны: содержание геля 67.4%, MW=36100, Mn=10240, К=3.5, ?=0.41дл·г-1. Анализ золь фракции того же регенерата методом растворной ИКС показал, что количество кислородосодержащих групп несколько возрастает по сравнению с данными пиролиза (из золь фракции удалены осажденные спиртом пластификаторы и стабилизатор), непредельность падает, содержание гидроксильных групп слабо растет по сравнению с исходным протектором.Созданы теоретические основы технологии комплексной регулируемой механотермохимической регенерации шинных отходов (получены и обобщены данные о физико-химических изменениях эластомерной основы шин в процессе их эксплуатации; осуществлен анализ превращений, происходящих в материале в результате индивидуального механического, температурного, химического воздействия, а также комплексного воздействия указанных параметров на формирование свойств регенерата; установлена качественная и количественная корреляция между режимами процесса регенерации, конструктивными параметрами оборудования и свойствами материала). Разработана и внедрена в хозяйственный оборот РФ, Украины и Казахстана технология комплексной механотермохимической регенерации шинных отходов, осуществляемая путем обработки крупной (5-10 мм) резиновой крошки в специальных червячных машинах при комбинации высокотемпературного механо-термохимического и парового метода. Технология позволяет получать изделия из «чистого» регенерата, использовать резиновые отходы на основе практически любых каучуков. 9.Сформулированы перспективные направления создания композиционных материалов и изделий (резинобитумные композиции для дорожного строительства с улучшенными свойствами; резино-полимерные композиции на основе шинного регенерата и вторичных полиолефинов; резино-полиамидные композиции; жидкие эбониты, защитные покрытия высоковольтных изоляторов из силоксановых композиций, содержащих регенерат) и предложены возможные пути их реализации. 10.Результаты проведенных исследований внедрены в Российской Федерации, Украине и Казахстане при: разработке Концепции обращения с изношенными шинами в транспортном комплексе РФ (Ассоциация содействия восстановлению и переработке шин «Шиноэкология»); создании производств по регенерации шинных резин (ОАО «Днепрошина», ОАО «Волгосинтез»), отработанных шинных бутиловых диафрагм (ЗАО «КАМЭКОТЕХ»), отходов резинотехнических изделий (ОАО «Искер»).
План
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Вывод
1. Осуществлено решение проблемы ресурсосбережения и утилизации шинных отходов, включающее создание: общей концепции обращения с изношенными шинами; эффективной и экологически безопасной технологии их утилизации. Разработаны и внедрены новые материалы и технологии производства изделий с использованием регенерата изношенных шин.
2. Предложена общая концепция и механизм административно-правовых мероприятий обращения с изношенными шинами в РФ. Разработана схема утилизации изношенных шин, представленная в виде системы, состоящей из двух взаимосвязанных совокупностей: организационно-правовой и химико-технологической.
3. Созданы теоретические основы технологии комплексной регулируемой механотермохимической регенерации шинных отходов (получены и обобщены данные о физико-химических изменениях эластомерной основы шин в процессе их эксплуатации; осуществлен анализ превращений, происходящих в материале в результате индивидуального механического, температурного, химического воздействия, а также комплексного воздействия указанных параметров на формирование свойств регенерата; установлена качественная и количественная корреляция между режимами процесса регенерации, конструктивными параметрами оборудования и свойствами материала).
4.Разработаны математические модели процессов, происходящих в червячных машинах специальной конструкции при комплексной регулируемой механотермохимической регенерации резиновых отходов (нагрева-охлаждения рыхлых полимерных масс в секциях червячного оборудования; испарения влаги при движении регенерата в охлаждающей червячной машине; за счет переработки материала в червячной машине с системой тепло регулирования корпуса и червяка с помощью теплоносителей); методики расчета: зон дозирования; утечек через радиальные зазоры; напорного течения материала в нарезанных секциях червяка; корректировки расчета времени пребывания материала в рабочих зонах; корректировки расчета текущей влажности материала в червячном деструкторе; плотности энергии деформирования. Создана обобщенная модель работы деструктора, методики расчета и конструирования червячных машин для регенерации резин.
5. Разработана и внедрена в хозяйственный оборот РФ, Украины и Казахстана технология комплексной механотермохимической регенерации шинных отходов, осуществляемая путем обработки крупной (5-10 мм) резиновой крошки в специальных червячных машинах при комбинации высокотемпературного механо-термохимического и парового метода. Найдены рациональные режимы ведения процесса. Созданы и серийно выпускаются новые виды червячных машин, совмещающих процессы диспергирования, регенерации крошки и охлаждения регенерата в непрерывном технологическом процессе.
6.Разработаны и опробованы технологические приемы применения энергии электромагнитного поля в процессах регенерации отходов и производстве изделий на основе регенерата. Разработана и внедряется в хозяйственный оборот технология термохимической регенерации с применением электромагнитного поля, отличительной особенностью которой являются взаимосвязанные факторы: состав активатора и режимы воздействия электромагнитным полем высокой частоты. Технология позволяет получать изделия из «чистого» регенерата, использовать резиновые отходы на основе практически любых каучуков.
7.Предложены рецептуры композиционных материалов с использованием регенерата изношенных шин и технологии изготовления изделий различного назначения, включая усовершенствованный индукционный способ обогрева пресс-форм токами промышленной частоты на стадии вулканизации.
8.Разработаны конструкции новых изделий, получаемых с использованием регенерата, и налажен их серийный выпуск (покрытия, изделия для малогабаритных транспортных средств бытового, промышленного и коммунального назначения; изделия для трамвайного и железнодорожного транспорта; шинно-пневматические муфты).
9.Сформулированы перспективные направления создания композиционных материалов и изделий (резинобитумные композиции для дорожного строительства с улучшенными свойствами; резино-полимерные композиции на основе шинного регенерата и вторичных полиолефинов; резино-полиамидные композиции; жидкие эбониты, защитные покрытия высоковольтных изоляторов из силоксановых композиций, содержащих регенерат) и предложены возможные пути их реализации.
10.Результаты проведенных исследований внедрены в Российской Федерации, Украине и Казахстане при: разработке Концепции обращения с изношенными шинами в транспортном комплексе РФ (Ассоциация содействия восстановлению и переработке шин «Шиноэкология»); создании производств по регенерации шинных резин (ОАО «Днепрошина», ОАО «Волгосинтез»), отработанных шинных бутиловых диафрагм (ЗАО «КАМЭКОТЕХ»), отходов резинотехнических изделий (ОАО «Искер»). Изделия с использованием шинного регенерата внедрены при строительстве и ремонте трамвайных путей в Москве (ГУП «Мосгортранс») и Санкт-Петербурге (ЗАО «Возрождение»).
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Шаховец С.Е. Применение индукционного обогрева пресс-форм в производстве резиновых изделий: Обзорная информация. - М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1988.- 56с.
2. А.с. 1500806 СССР, МКИ F 16 D 25/04.Шинно-пневматическая муфта / В.И. Воробьев, С.Е.Шаховец, А.А. Богданов (СССР) . - №4335544; Заявл. 30.11.87; Опубл. 15.08.89, Бюл. № 30.- 5 с.
3. А.с. 1565720 СССР., МКИ В 29 D 30/06, В 29 С 35/02, 45/14. Способ изготовления армированных упругих оболочек / В.С.Зусманович, Г.А.Куликов, С.Е.Шаховец, Н.М.Пискотин, О.Б.Третьяков, С.А.Любартович (СССР). - №4469647; Заявл. 01.08.88; Опубл. 23.05.90, Бюл. № 19.-5с.
4. Пат. 2014339 Российская Федерация, МПК5 С08J 11/28, В29 В 17/00 // (С08 J 11/28, С08 L 9:00). Способ регенерации вулканизованных резиновых отходов / В.Ф. Гринцевич, С.Е.Шаховец, Г.Н.Петров (Российская Федерация) и Л.Я.Раппопорт (США).- №5013478/05; Заявл. 15.11.91; Опубл. 16.06.94, Бюл.№11.- 12 с.
5. Воскресенский А.М., Шаховец С.Е. Новый опыт моделирования вулканизации шинных резин // Проблемы шин и резинокордных композитов. Математические методы в механике, конструировании и технологии.- М.:ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ.- 1995.- С. 54-57.
6. Пат. № 94011996 Российская Федерация, МПК 6 В 01 F7/08. Диспергатор/ С.Е.Шаховец, Б.Л.Смирнов, В.Ф.Гринцевич (Российская Федерация).- №94011996/25; Заявл.31.03.94; Опубл. 20.08.96, Бюл.23. -2 с.
7. Свидетельство на полезную модель №7633 Российская Федерация, МПК 6В01 F7/08 Диспергатор/ С.Е.Шаховец, Б.Л.Смирнов (Российская Федерация).- №971212291; Заявл. 15.07.97; Опубл. 16.09.98, Бюл.№ 9.-2 с.
8. Свидетельство на полезную модель №12576 Российская Федерация, МКИ 7Е 01 С 5/00. Плита покрытия (варианты) / Шаховец С.Е., Гобелая В.М. (Российская Федерация).- № 99116553; Заявл.19.07.99; Опубл.20.01.00, Бюл. №2.-3с.
9. Шаховец С.Е. Резиновый регенерат - экономическое сырье для резиновой промышленности / Материалы 7-ой научно-практ.конф. резинщиков «Сырье и материалы для резиновой промышленности». М.-2000.- С.325-326.
10. Пат. 2145282 Российская Федерация, МПК 7 В29В 17/00, В01 F 7/08. Способ деструкции эластомерного материала и диспергатор для реализации способа / С.Е. Шаховец, Б.Л. Смирнов (Российская Федерация). - № 97111588/12; Заявл 08.07.97; Опубл. 10.02.2000, Бюл. №4.-10 с.
11. Шаховец С.Е. Материальная утилизация шин и РТИ. Новые технологии // Материалы научно-практ.семинара Утилизация и переработка изношенных автомобильных шин. - СПБ., 2000.-С.26-27.
12. Свидетельство на полезную модель № 6000 Российская Федерация, МКИ 7Е 01 В 9/00. Боковой профиль для рельса / Шаховец С.Е., Гобелая В.М. (Российская Федерация). - №99125955; Заявл. 02.12.99; Опубл. 27.11.2000, Бюл. №33.-1с.
14. Шаховец С.Е. Концепция ресурсосбережения и утилизации шин// Материалы междун. научно-практ. конф. Проблемы экологии и ресурсосбережения при переработке и восстановлении изношенных шин.- М.,- 2001.-С.15-21.
15. Пути развития технологии переработки резиновых отходов/ А.Д.Бабаев, Б.Л.Смирнов, С.Е. Шаховец, В.В.Богданов // Экология. Энергетика. Экономика. Пожарная промышленность. Сб. научных трудов. Изд-во С.-Петербургского гос. ун-та, 2001, вып. 4, - С. 83-87.
16. Методы количественного описания механохимических превращений в полимерах/ А.Д. Бабаев, Б.Л. Смирнов, С.Е. Шаховец, В.В. Богданов/- СПБ.: СПБГТИ, - 2001. - 11 с. Деп. в ВИНИТИ 09.10.01, №2116- В 2001.
17. Проблемы и перспективы утилизации резиновых отходов / А.Д.Бабаев, Б.Л.Смирнов, С.Е. Шаховец, В.В.Богданов/ - СПБ.: СПБГТИ, 2001. - 21 с. Деп. в ВИНИТИ 09.1.01, №2117-В2001.
18. Шаховец С.Е. Федеральная и региональная концепции сбора изношенных шин в Российской Федерации// Материалы Межд. научно-практ. конф. Проблемы экологии и ресурсосбережения при переработке и восстановлении изношенных шин. М., 2002. - С. 6-9.
19. Шаховец С.Е., Смирнов Б.Л. Материальная утилизация шин и РТИ. Новые технологии // Материалы первой Всерос. конф. по каучуку и резине. М., 2002. - С. 313-315.
20. Воскресенский А.М. Шаховец С.Е., Кучинская Е.А. Основы технологических расчетов червячных машин для переработки полимерных материалов // Химическая техника.-2002.- №4. - С. 36-39.
21. Шаховец С.Е. Нормативно-правовая база для создания системы обращения с изношенными шинами в Российской Федерации // Материалы 6-ой Московской междун. научно-практ. конф. Проблемы экологии и ресурсосбережения при переработке и восстановлении изношенных шин. М., 2003. - С.6-9.
22. Шаховец С.Е. Технологический комплекс производства регенерата для средних и малых предприятий// Материалы 5-ой междун. научно-техн. конф. Эластомеры: материалы, технология, оборудование, изделия. Днепропетровск, 2004. - С.124-126.
23.Шаховец С.Е., Смирнов Б.Л. Интенсивная технология регенерации резин// Материалы междун. конф. по каучуку и резине: М.- 2004. - С.251-252.
24.Шаховец С.Е., Смирнов Б.Л., Воскресенский А.М. Компьютерные модели переработки эластомеров в червячных машинах для регенерации резин// Материалы междун. конф. по каучуку и резине: - М.- 2004. - С.252 -253.
25.Шаховец С.Е. Технологический комплекс производства регенерата для средних и малых предприятий // Материалы междун. практ. конф. Проблемы экологии и ресурсосбережения при переработке и восстановлении шин: М.- 2004. - С. 25-27.
26.Разработка концепции обращения с изношенными шинами в Российской Федерации/ Д.Р. Разгон, Ж.В. Перлина, Ю.В. Трофименко, С.Е. Шаховец // Материалы междун. научно-практ. конф. Рынок шин, РТИ и каучуков. Производство, наукоемкие технологии и сбыт: М.- 2005. - С.71-73.
27.Воскресенский А.М., Кудин И.И., Шаховец С.Е. Компьютерное моделирование работы червячных машин для переработки эластомеров.// Каучук и резина. - 2006. №1. - С.30-33.
28.Шаховец С.Е., Смирнов Б.Л. Интенсивная технология регенерации резин// Каучук и резина.-2006. №1.-С.34-36.
29. Пат.2325277 Российская Федерация, МПК В 29 В 17/00, С 08 J 11/04. Способ деструкции эластомерного материала / Шаховец С.Е., Смирнов Б.Л., Шаховец Ф.С. (Российская Федерация)- № 2006139206; заявл. 07.11.2006; опубл.27.05.2008, Бюл. № 15.- с.3.
30.Шаховец С.Е., Хаддад Бузид, Богданов В.В. Малозатратная регенерация отходов резинотехнического и шинного производств.// Каучук и резина. - 2006. №2. - С. 30-31.
31. Шаховец С.Е., Шаховец Ф.С., Богданов В.В., Курлянд С.К. Физико-химические изменения эластомерной основы шин в процессе эксплуатации // Каучук и резина. - 2006, №4. - С. 8-9.
