Приложение А (справочное). Перечень некоторых способов использования покрышек, завершивших жизненный цикл, целых, в разрезанном или прессованном виде

Приложение А
(справочное)

Перечень
некоторых способов использования покрышек, завершивших жизненный цикл, целых, в разрезанном или прессованном виде

А.1 Введение

Отработавшие шины могут быть экологически безопасно утилизированы в целом виде, в разрезанном или измельченном виде следующими способами:

- строительство гражданских сооружений (например, при создании аварийных заграждений; барьеров на автостраде, разделяющих полосы с противоположным направлением движения; звукопоглощающих ограждений, шлюпочных кранцов на стенках причалов в гаванях и портах (см. ASTM D6270-08е1 [11 ]);

- укрепление берегов и волнорезы;

- изоляция при возведении фундаментов и строительстве оснований дорог;

- укрепление крутых откосов вдоль обочин дорог;

- производство покровных материалов для сельского хозяйства и обустройства полигонов;

- создание искусственных рифов, например для защиты нерестилищ;

- изготовление настилов, ковриков, помостов, отбойных приспособлений на причалах, звукопоглощающих приспособлений, опорных вкладышей для землеройных машин, крепежа для шахт и колодцев, элементов тормоз ной системы, элементов легких мягких резервуаров, аксессуаров одежды и обуви (ремней, дамских сумочек, обувной подошвы) после удаления бортов покрышки (только в разрезанном виде);

- строительство временных дорог для движения тяжелой строительной техники;

- создание резервуаров или желобов для воды в ирригационных системах.

А.2 Восстановительный ремонт

Привлекает своей высокой экономичностью и считается наиболее эффективным способом переработки отработавших шин. Подсчитано, что цена восстановленной шины на 40% - 55% ниже новой. Однако этот метод не является решением проблемы, так как, с одной стороны, качественные характеристики восстановленных покрышек все же оставляют желать лучшего и, с другой стороны, рано или поздно восстановленная шина выходит из строя и ее приходится ликвидировать тем или иным способом.

А.3 Использование целых отработавших шин

Отработавшие шины могут быть применены для создания искусственных рифов, амортизирующих барьеров на дорогах, шумопоглощающих ограждений, для обустройства детских площадок и пр. Такой способ применения не может быть комплексным решением проблемы утилизации отработавших шин, так как используют очень малые их количества.

Таблица А.1 - Примеры использования целых отработавших шин в гражданском строительстве

Вид использования	Количество отработавших шин	Единицы конечной продукции
Пористые битуминозные добавки	2500 шт.	На 1 км дороги
Звукоизолирующие ограждения	20000 шт.	На 1 км ограждения, имеющего трехметровую высоту
Поверхность игровых площадок	1400 шт.	На игровую площадку (в среднем 500 )
Защитная поверхность игровых площадок	300 шт.	На игровую площадку (в среднем 50 )
Спортивные площадки	6000 шт.	На 6000  площадки
Теннисные корты	700 шт.	На 680  (включая окаймление)
Дорожки и напольные покрытия в закрытых помещениях	1300 шт.	На 1000  спортивного зала
Основания трамвайных путей	2000 шт.	На 1 км
Линии метрополитена	2000 шт.	На 1 км
Цементные печи	2,5 т	За 1 ч
Выработка электроэнергии	150 - 675 т	За 1 мес
Примечание - Количество отработавших шин зависит от спецификации производителя.

А.4 Переработка в качестве вторичных материальных ресурсов

А.4.1 Дробление в резиновую крошку

Из резиновой крошки и битума получают рулонные, мастичные и другие материалы в основном для гидроизоляции строительных конструкций. Другое перспективное направление использования тонко измельченной резиновой крошки -дорожное строительство. Добавка крошки в асфальтобетонное покрытие повышает коэффициент сцепления колеса автомобиля с дорожным покрытием, снижает так называемые потери на качение, что, в свою очередь, сокращает расход топлива и количество вредных выбросов в атмосферу, улучшая экологическую обстановку в районах автомобильных дорог. Другие направления использования: в качестве дренажного слоя при обустройстве футбольных полей с искусственным травяным покрытием; создание покрытий и изделий на основе полиуретанового связующего (такие покрытия применяют при строительстве беговых дорожек и спортивных площадок, а плиты на основе полиуретана и резиновой крошки широко применяют при благоустройстве детских игровых площадок во дворах жилых комплексов и школ). Один из самых экономически эффективных методов использования резиновой крошки - ее возврат в резиновые смеси при производстве новых шин. Металлокорд, текстильный и капроновый корды поступают в отходы. Недостаток технологии - образование большого количества отходов, составляющих до 40% - 45% массы перерабатываемых шин. Наиболее распространен механический способ дробления.

Таблица А.2 - Примеры технологий дробления в резиновую крошку (получение гранул)

Параметр	Измельчение
	Механическое при температуре окружающей среды	Физико-химическое	Механическое при низкой температуре (криогенная технология)
Исходный продукт	Отходы производства шин	Шины, отходы производства протекторов покрышек	Шины, производственные отходы при измельчении шин
Доступность ресурса, т/год	20000	15000	2000 (дополнительный ресурс - азот)
Энергия,	125	120	150
Размер получаемой фракции, мм	Менее (250,5)	0,425x360	Менее (50,5)
Выбросы	: 0. : 0. Пыль: 0,2 кг/ч	: 0. : 0. Пыль: 0,2 кг/ч	: 0. : 0. Пыль: 50
Численность занятых, человек в смену	5 - 6	5 - 6	5 - 6
Производственный процесс, стадий	3	2	4 (включая предвари тельную обработку)
Техническое обслуживание, текущий ремонт и т.д.	Ножи, диски и т.д.	-	Азот
Необходимые инвестиции, баллы	2	2 - 4	4 - 5
Примечание - В пятибалльной шкале 5 означает самые высокие первоначальные инвестиции, т.е.: 1 - простой шредер; 2 - механический гранулятор (простой процесс); 3 - механический гранулятор с дополнительными устройствами для сепарации; 4 - основное криогенное или пиролизное оборудование, тепловая энергия для сепараторов/смесителей в случае физико-химического измельчения; 5 - сложное многоступенчатое пиролизное или криогенное оборудование.
Содержание обработанного материала в 1 т шин
Продукт		Содержание, %	Потери продукта на 1 т исходного материала, %
Нарезанный на куски (несепарированный)		95	5
Нарезанный на куски (с удаленным металлическим и текстильным кордом)		70	30
Гранулят (зависит от размера)		50 - 60	40 - 50

Гранулирование - основной процесс рекуперации отработавших шин. При этом получают гранулы различных размеров, которые используют для изготовления:

- композиционных смесей, применяемых в резинотехнической промышленности в различных целях;

- различных покрытий для открытых и закрытых спортивных сооружений;

- шин;

- кровельных материалов;

- нижнего слоя ковровых покрытий;

- оснований искусственных спортивных дорожек;

- термопластичных и резиновых смесей;

- поверхностного слоя дорожного покрытия (посредством модифицирования битумов резиной);

- элементов фрикционных материалов;

- фильтрационных галерей;

- пористых дренажных труб;

- детских игровых площадок, теннисных кортов, элементов футбольного поля и т.д.;

- оснований и ограждений железнодорожных и трамвайных путей;

- аварийных заграждений и искусственных неровностей дорог для ограничения скорости движения и т.д.;

- композиционных материалов для участков с интенсивным движением и т.д.

Таблица А.3 - Размеры гранул, используемых при изготовлении некоторых видов продукции

Продукция	Размер гранул, мм
Элементы тормозных накладок	0 - 0,6/0,8
Подкладка ковровых покрытий	0,8/0,8 - 1,6
Нижний слой ковровых покрытий	0,6 - 2,0
Прессованная и формованная продукция	0,5 - 5
Игровые площадки	1,6 - 2,5
Материалы для дорожного покрытия	0 - 0,8
Беговые дорожки	1,6
Обувные подошвы	0,4 - 1,6
Спортивные площадки	1,6
Трамвайные и железнодорожные пути	0,4 - 1,6

Таблица А.4 - Пример технологии механического измельчения при температуре окружающей среды

Исходное сырье	Целые и разрезанные шины для легковых и (или) грузовых автомобилей и (или) производственные отходы, и (или) камеры шины
Годовая производительность, т/год	20000
Энергопотребление,	125
Численность занятых, человек в смену	5 - 6 (интенсивная работа)
Готовая продукция, т	Вводимое количество: 3,5 Выходные показатели: крошка - 2,5; сталь - 1,0
Оборудование	Конвейеры, оборудование для механического измельчения с магнитными и воздушными сепараторами
Количество операций	3
Процессы	Сортировка, нарезка (по желанию), подача. Первый цикл обработки через шредер обеспечивает измельчение до менее 30 мм. Магнитная сепарация металлических фракций. Воздушная сепарация текстильных фракций. По выбору: второй цикл обработки для дальнейшего измельчения до необходимых размеров крошки. Упаковка (в мешки), размещение металлов (возможна продажа); размещение утилизируемых текстильных фракций. Эффективность сепарации: 100% для резиновых, металлических, текстильных фракций. Чистота резиновой крошки: менее 0,05% остаточных материалов
Характеристика продукции	Крошка неодинаковой формы из-за сдвиговой деформации
Конечная крупность, мм	Грубая крошка: 7,0 - 25,0. Средняя крошка: 2,0 - 7,0; 0,5 - 2,0. Тонкая крошка: 0,0 - 0,5
Применение	Крошку крупностью 7,0 - 15,0 мм используют в качестве топлива для сжигания, звукопоглощающих барьеров. Крошку крупностью 2,0 - 7,0 мм используют в дренажных системах, в качестве легких наполнителей в основаниях дорог, игровых площадок, оснований для трамвайных и железнодорожных путей. Крошку крупностью 0,5 - 2,0 мм используют в асфальтовых смесях, при изготовлении продукции промышленного производства, элементов ковровых покрытий (нижняя часть), прессованных и формованных изделий, в трамвайном и железнодорожном строительстве, при изготовлении обувных подошв, элементов тормозных накладок, окаймления ковровых покрытий. Крошку крупностью 0,0 - 0,5 мм используют в производстве шин, ремней, кабелей, фрикционных материалов, композиционных ингредиентов для шин, материалов для дорожного покрытия, другой продукции
Выбросы/сбросы/отходы, кг/ч	: 0. : 0. Пыль: 0,2
Примечание - Техническое обслуживание связано с заточкой лезвий и заменой деталей. Без запаха. Высокий выход высококачественной продукции

Таблица А.5 - Пример технологии механического измельчения при низкой температуре (криогенная технология)

Исходное сырье	Измельченные шины для легковых и (или) грузовых автомобилей и (или) производственные отходы, и (или) камеры шины
Годовая производительность, т/год	2000
Энергопотребление,	150 Дополнительно: затраты на разжижение жидкого азота (из расчета 0,5 кг/кг крошки)
Численность занятых человек в смену	2
Оборудование	Питательный конвейер, дробильное оборудование, теплообмен ник, камера для низкотемпературных хлопьев (до - 120°С), оборудование для просеивания
Готовая продукция	Вводимое количество: 1 т. Выходные показатели: 1 т крошки из сепарированного гранулята
Количество операций	2 для предварительной обработки материала
Процессы	Питательные конвейеры. Обработка азотом для измельчения. Дальнейшее измельчение до необходимых размеров. Сепарация. Измельчение. Упаковка (в мешки). Эффективность сепарации: 100% для резиновых, металлических, текстильных фракций. Чистота резиновой крошки: менее 0,05% остаточных материалов
Характеристика продукции	Равномерный размер частиц благодаря тому, что разлом предпочтительнее резки
Конечная крупность, мм	Грубая крошка: 2,0 - 5,0. Средняя крошка: 0,5 - 2,0. Тонкая крошка: 0,0 - 0,5
Применение	Крошку крупностью 2,0 - 5,0 мм используют в дренажных системах, в качестве наполнителей в основаниях дорог, игровых площадок, оснований для трамвайных и железнодорожных путей. Крошку крупностью 0,5 - 2,0 мм используют в асфальтовых смесях, при изготовлении продукции промышленного производства, элементов ковровых покрытий (нижняя часть), прессованных и формованных изделий, в трамвайном и железнодорожном строительстве, при изготовлении беговых дорожек, обувных подошв, элементов тормозных накладок, окаймлении ковровых покрытий. Крошку крупностью 0,0 - 0,5 мм используют в производстве шин, ремней, кабелей, фрикционных материалов, композиционных ингредиентов для шин, материалов для дорожного покрытия, другой продукции
Выбросы/сбросы/отходы, кг/ч	: 0. : 0. Пыль: 0,4
Примечание - Высокие затраты на жидкий азот, большие производственные участки. Без запаха. Малые затраты на техническое обслуживание благодаря низкому износу оборудования.

А.4.2 Переработка резиновой крошки в регенерат резины

Регенерат резины используют в качестве заменителя каучука в производстве резинотехнических изделий и шин.

Известны следующие методы производства регенерата: нейтральный, кислотный, щелочной, паровой низкого и высокого давления и термомеханический. Для резин на основе бутилкаучука наиболее эффективен радиационный метод регенерации с использованием излучений высоких энергий. Для производства регенерата любым методом необходимо первоначально измельчить изношенные шины в крошку; при этом конечный размер крошки зависит от метода получения регенерата. Наиболее мелкая крошка (менее 1 мм) требуется для производства регенерата термомеханическим методом. В настоящее время в шинной промышленности регенерат практически не применяют, а в промышленности по производству резинотехнических изделий используют только для изготовления малоответственных изделий.

А.4.3 Переработка на пиролизных установках и установках по гидрогенизации

Переработку на пиролизных установках и установках по гидрогенизации используют в целях получения сажи, масел, стали, бензиновых фракций и пр., которые могут использоваться как при изготовлении новых шин, так и в производстве другой продукции.

Таблица А.6 - Пример переработки на пиролизной установке

Исходное сырье	Измельченные шины для легковых и (или) грузовых автомобилей и (или) производственные отходы, и (или) камеры шины
Годовая производительность, т/год	15000
Энергопотребление,	50
Численность занятых, человек в смену	2 - 3
Оборудование	Нагревание пиролизного реактора до 450°С - 500°С. Нагревание топочной камеры после крекинга до 700°С - 800°С или одностадийное нагревание топочной камеры до 550°С - 600°С. Теплообменник и скруббер для конденсации. Магнитный сепаратор для металлов. Пиролизный реактор
Готовая продукция	Вводимое количество: 1 т/ч. Выходные показатели: 330 кг/ч технического углерода, 120 кг/ч стали, 350 кг/ч пиролизных масел, 52 кг/ч других газов
Количество операций	5
Процессы	Необязательная предварительная обработка шин. Полунепрерывная или непрерывная подача. Нагревание до 450°С - 500°С, нагревание топочной камеры после крекинга до 700°С - 800°С или одностадийное нагревание топочной камеры до 550°С - 600°С. Использование пара для углеродных остатков. Магнитная сепарация для металлов, удаление воздуха через рукавные фильтры. Фильтрация масла. Упаковка технического углерода, масел, металлов
Характеристика продукции	Рыночное качество технического углерода после обработки. Отфильтрованное масло с соответствующими вязкостью и теплотой сгорания можно использовать в качестве дизельного топлива с высоким содержанием высокоароматических соединений. Сталь имеет спецификации высококачественного скрапа
Применение	Технический углерод используют в шинной и автомобильной промышленности, производстве красок, восстановительном ремонте для замены протектора шин, предварительной обработке сильно загрязненных сточных вод, изготовлении модификаторов и наполнителей для асфальтовых смесей, в качестве пигментов в полимерной промышленности, для повторного науглероживания в сталелитейной промышленности. Газ используют для нагревания пиролизного оборудования и в процессах сушки. Тяжелые масла используют в качестве заменителя некоторых сортов дизельного масла. Бензолы и толуолы используют в качестве исходного сырья в нефтехимической промышленности. Сталь используют для прямой переработки
Выбросы/сбросы/отходы, кг/ч	: 2. : 2. Пыль: 1
Примечание - Ограниченное техническое обслуживание.

А.5 Переработка в качестве вторичных энергетических ресурсов

Энергетическую утилизацию отработавших шин в качестве дополнительного альтернативного топлива используют в развитых странах для выработки электроэнергии, нагрева цементных печей и т.д. Кроме того, в скандинавских странах, США, Японии энергетическая утилизация - главный способ переработки отработавших шин.

Усовершенствованные методы ограничения выбросов делают сжигание отработавших покрышек доступным источником получения энергии. Исследования показали, что концентрации полициклических ароматических углеводородов ниже граничных значений, опасных для здоровья человека.

Низшая теплота сгорания отработавших шин составляет 32 - 34 МДж/кг. Теплота сгорания 1 т отработавших шин эквивалентна теплоте сгорания 1 т качественного твердого ископаемого топлива (угля) или 0,7 теплоты сгорания жидкого ископаемого топлива (нефти). Каждая отработавшая шина не только является альтернативным источником тепловой и (или) электрической энергии при прямом сжигании (8333 ккал/кг), но и в количественном отношении экономит ископаемые энергоносители, используемые в производстве различной продукции и шин (например, технический углерод - 22222 ккал/кг; переработанная нефть-10000 ккал/кг; эластомеры - 13 333 ккал/кг).

В восстановительном ремонте покрышек используют сжигание отработавших шин для получения технологического пара и выработки электроэнергии.

Таблица А.7 - Пример автоматизированной технологии сжигания в цементных печах с энергетической утилизацией

Исходное сырье	Целые и разрезанные шины для легковых и (или) грузовых автомобилей
Годовая производительность, т/год	20000
Энергопотребление,	30 - 50
Численность занятых, человек в смену	1
Готовая продукция	Вводимое количество: 12 т. Выходные показатели: 32 МДж/кг; 800 ккал/кг клинкера; или 120 ккал/кг цемента
Количество операций	2 - 3
Процессы	Сортировка целых шин и (или) предварительная обработка в шредере. Прямая непрерывная подача с помощью автоматизированного конвейера. Сжигание. Непрерывная очистка дымоходов и фильтров. По выбору: утилизация тепла и система циркуляции. По выбору: выработка электроэнергии и утилизация
Характеристика продукции	Повышенная прочность цемента благодаря материалам, из которых изготовлены шины, в частности металлы и химикаты. Диоксид серы и оксиды азота из материалов, из которых изготовлены шины, частично нейтрализуются известью, использованной в цементе, и улучшают его качество
Применение	Цемент используют в строительстве и др. Тепло и энергию ис пользуют в производственном процессе
Выбросы/сбросы/отходы, кг/ч	: 10. : 6. Зола: 250. Инертные материалы: 20
Примечание - Шины улучшают тепловые характеристики. Во многих регионах цементные печи полностью соответствуют новым нормативным актам, касающимся выбросов/сбросов/отходов. В течение последних лет количество заводов было уменьшено из-за изменения стандартов, касающихся выбросов/сбросов/отходов. Цементные печи эксплуатируют в промышленно развитых и развивающихся странах. Основные проблемы связаны с непрерывной подачей сырья, необходимого для эксплуатации предприятия на оптимальном уровне, высокими затратами на техническое обслуживание, связанное с очисткой, заменой фильтров, а также с очисткой отходящих газов.

Таблица А.8 - Пример автоматизированной технологии сжигания в специальных печах в целях выработки тепловой и электрической энергии

Исходное сырье	Целые и разрезанные шины для легковых и (или) грузовых автомобилей
Годовая производительность, т/год	20000
Энергопотребление,	50
Численность занятых, человек в смену	1
Оборудование	Конвейеры. Необязательное оборудование для предварительного нагревания. Устройство для предварительного подогрева/декарбонизатор. Топочная камера (на рынке доступны несколько конструкций). Печь для сжигания. Оборудование для очистки отходящих газов и системы электростатического осаждения и фильтрации
Готовая продукция	Вводимое количество: 12 - 13 т/ч. Пар: 38,6 т/ч. Рабочее давление: 70 бар. Температура перегрева: 520°С. Температура питательной воды: 109°С. Давление в конденсаторе, абсолютное: 135 Мбар. Наружная температура: 12°С. Мощность турбогенератора: 9,7 МВт
Количество операций	2 (необязательное предварительное нагревание)
Процессы	Автоматизированная подача и эксплуатация. Необязательная нарезка и измельчение
Характеристика продукции	Высококачественная энергия, более чистая, нежели получаемая из угля и других подобных видов топлива
Применение	Использование пара для обогрева производственных процессов. Технический углерод используют в шинной и автомобильной промышленности, производстве красок, восстановительном ремонте для замены протектора шин, предварительной обработке сильно загрязненных сточных вод, изготовлении модификаторов и наполнителей для асфальтовых смесей, в качестве пигментов в полимерной промышленности, для повторного науглероживания в сталелитейной промышленности. Газ используют для нагревания пиролизного оборудования и в процессах сушки. Тяжелые масла можно использовать в качестве заменителя некоторых марок дизельного масла. Бензолы и толуолы используют в качестве исходного сырья в нефтехимической промышленности. Сталь используют для прямой переработки
Выбросы/сбросы/отходы, кг/ч	: 2. : 2. Пыль: 1
Примечание - Ограниченное техническое обслуживание.