| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2153415
СПОСІБ УТИЛІЗАЦІЇ відпрацьованих шин І ВІДХОДІВ ГУМОВОТЕХНІЧНИХ ВИРОБІВ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО РЕАЛІЗАЦІЇ
Ім'я винахідника: Апостолів Сергій Олександрович; Потапов Анатолій Іванович
Ім'я патентовласника: Апостолів Сергій Олександрович; Потапов Анатолій Іванович
Адреса для листування: 195269, Санкт-Петербург, Светлановский пр-т 93, кв.153, Апостолове С.А.
Дата початку дії патенту: 1998.10.21
Спосіб і пристрій призначені для утилізації зношених автомобільних шин і відходів гумовотехнічних виробів. У способі здійснюють термічну обробку сировини, яку розміщують в екстрактор, заповнений нафтопродуктами при температурі 260 - 290 o C, і повністю розчиняють гуму. У способі використовують перфоровану кошик для обробки сировини. Після повного розчинення гуми отриману резінобітумной композицію зливають. Залишок сажі, мінеральних компонентів і металевий корд, що знаходиться в кошику, промивають бензиновим розчинником. Останній відганяють з водяною парою і після цього твердий залишок подрібнюють і беруть із нього металевий корд і сажу. Пристрій містить екстрактор у вигляді циліндричного корпусу, що має у верхній частині завантажувальний люк, штуцери введення і виведення реагентів. Екстрактор забезпечений перфорованої кошиком для сировини, що переробляється, виконаної з поздовжніх стійок з зазорами, з плоским перфорованим дном і кришкою у вигляді тарілки з перфорованим дном. Пристрій має вузли завантаження сировини і конденсації пари бензинового екстрагента, пристрої для регулювання температури і для випаровування бензинового екстрагента. Кожне з пристроїв пов'язане з відповідним штуцером екстрактора. Пристрій для випаровування бензинового екстрагента пов'язане з екстрактором по рідкій та паровій фазам. Отримувані резінобітумного композиції використовують як матеріал для гідроізоляції, покрівельних робіт, для приготування асфальтобетону. Винахід дозволяє утилізувати зношені шини в матеріали, придатні для подальшого їх використання.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до галузі утилізації зношених автомобільних шин і відходів гумовотехнічних виробів.
Відомий спосіб виділення та подрібнення гуми продавлювання матеріалу автомобільних шин при високому тиску через отвори в прессформе (див. Опис винаходу до авторського свідченням РФ N 1728042, кл. У 29 У 17/00, опубл. В 1992 р).
Недоліком цього способу є необхідність застосування складного пресового обладнання, його швидкий знос, неможливість переробки шин з металевим кордом і отримання гумової крихти, що містить всі органічні та мінеральні компоненти гуми.
Відомий і спосіб подрібнення матеріалу шин шляхом охолодження рідким азотом і подальшого дроблення (див. Опис винаходу до авторського свідченням N 1752562, кл. У 29 У 17/00, опубл. В 1992 р), або стирання абразивним кругом, або абразивними зернами ( опис винаходу до авторського свідченням N 1729769, кл. у 29 у 17/00, опубл. в 1992 р).
Недоліками цих способів є велика витрата енергії на глибоке охолодження, витрата абразивних матеріалів, неможливість переробки шин з металевими деталями та металокордом, а й отримання порошку гуми, що містить всі компоненти наповнювачів.
З відомих технічних рішень в якості прототипу до пропонованого способу утилізації відпрацьованих шин і відходів гумовотехнічних виробів ви бран "Спосіб приготування резінобітумного в'яжучого для дорожніх покриттів" за свідоцтвом N 1289872, кл. C 08 L 95/00, опубл. в 1987 р У цьому способі гумовий порошок з розміром частинок менше 1 мм піддають термічній обробці в суміші з пластифікатором (сланцевое або антраценовое масло) спочатку при температурі 190-220 o C, потім при 240-260 o C, після чого отриманий продукт змішують з бітумом і додають структурообразователи (поліетиленовий віск, сірку і ін.).
До недоліків цього способу можна віднести необхідність попереднього подрібнення сировини до частинок менше 1 мм, що нездійсненно в разі утилізації шин, що містять металевий корд і металеві деталі. Крім того, отримана резінобітумной композиція містить сажу і мінеральні компоненти гуми, що скорочує область використання отриманого продукту.
Найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється пристрою для реалізації способу утилізації відпрацьованих шин і відходів гумовотехнічних виробів є пристрій для термічної переробки полімерних відходів, зношених шин, руберойду і ін. За авторським свідченням N 1713921, кл. C 10 G 1/10, опубл. в 1992 р У цьому пристрої сировину завантажують в обігрівається димовими газами циліндричний апарат, обладнаний завантажувальним люком і штуцерами для виходу газу і рідких продуктів розкладання сировини. У нижній зоні апарату є гвинтова мішалка, над якою розташована розділові ґрати з кілець, зміщених по висоті відносно один одного. Після завершення процесу рідкі продукти зливають, а твердий залишок витягують разом з гратами.
Недоліком цього пристрою є те, що в ньому відбувається термічний розклад каучукового полімеру гуми з отриманням рідких продуктів, які не можуть бути використані як резінобітумной композиція, наприклад, для гідроізоляції або в дорожньому будівництві. Одержуваний твердий залишок забруднений продуктами розкладання гуми, тому його корисне застосування і обмежена. Має місце великий вихід побічних речовин, що вимагають спеціальної обробки для їх утилізації.
Крім того, в цьому пристрої незадовільно вирішена проблема масо-і теплопередачі, що призводить до пригорання оброблюваних речовин до теплопередающей поверхні і необхідності чистки апарату після кожного робочого циклу.
Завдання пропонованого технічного рішення спрямована на спрощення технологічного процесу утилізації відпрацьованих і відходів гумовотехнічних виробів за рахунок виключення операції попереднього подрібнення сировини, що переробляється, на розширення діапазону корисного застосування одержуваної резинобитумной композиції за рахунок відділення з неї сажі, мінеральних компонентів і металевого корду і одночасного отримання технічного вуглецю трохи що містить продукти деструкції каучукового полімеру.
Поставлена задача досягається тим, що в способі утилізації відпрацьованих і відходів гумовотехнічних виробів, що включає термічну обробку сировини, що представляє собою зношені автомобільні шини і відходи гуми, термічну обробку сировини здійснюють в перфорованої кошику, яку поміщають в екстрактор, заповнений нафтовим мазутом або гудроном циркулюючим від низу до верху при температурі 260-290 o C до повного розчинення гуми, після чого отриману резінобітумной композицію зливають, а залишок в кошику, що складається з сажі, мінеральних компонентів і металевого корду, промивають бензиновим розчинником, який потім відганяють з водяною парою, після чого залишок подрібнюють і витягують з нього металевий корд.
Поставлена задача досягається і тим, що в пристрої для утилізації відпрацьованих і відходів гумовотехнічних виробів, що представляє собою циліндричний корпус, у верхній частині якого розташований завантажувальний люк, через який в екстрактор вводиться перфорована корзина зі зношеними шинами та / або відходами гуми. Пристрій забезпечений штуцерами для введення і виведення рідких і газоподібних речовин, а й насосом для циркуляції рідини від низу до верху. У пристрій і входять блоки випаровування бензинового екстрагента, конденсації його парів і регулювання температури в рідкій фазі екстрактора, кожен з яких з'єднаний трубами з відповідними штуцерами екстрактора, при цьому пристрій для випаровування бензинового екстрагента пов'язане з екстрактором по рідкій та паровій фазам.
Новим є те, що термічну обробку сировини здійснюють в перфорованої кошику, вміщеній в екстрактор, заповнений нафтовим мазутом або гудроном, що циркулює від низу до верху при температурі 260-290 o C до повного розчинення гуми, а залишок в кошику, що складається з сажі, мінеральних компонентів і металевого корду, після промивання бензиновим розчинником, подрібнюють і беруть із нього металевий корд.
Новим є і те, що екстрактор забезпечений перфорованої кошиком, а в пристрій додатково введені блок для подачі сировини, конденсатор бензинового екстрагента, блок для регулювання температури і пристрій для випаровування бензинового екстрагента.
У порівнянні з прототипами і відомими аналогами, пропоновані спосіб утилізації відпрацьованих і відходів гумовотехнічних виробів і пристрій для його реалізації дозволяють:
- Здійснювати переробку сировини без подрібнення шин або відходів гуми;
- Здійснювати переробку шин з металевим кордом та іншими металевими деталями, що значно розширює сферу застосування пропонованих способу і пристрою;
- Отримувати резінобітумной композицію, яка містить сажу і мінеральні компоненти гуми;
- Отримувати технічний вуглець і сажу, придатну для повторного використання в гумових композиціях або в якості твердого палива;
- Регулювати температуру, необхідну для термічної обробки сировини, за рахунок попереднього нагріву використовуваних нафтопродуктів до потрібної по тепловому балансу температури;
- Виключити утворення газоподібних речовин за рахунок розкладання гуми;
- Виключити необхідність чистки екстрактора після кожного робочого циклу, так як в ньому немає теплопередающих поверхонь, до яких можуть пригорати компоненти переробляється суміші;
- Отримувати обуглероженний залишок без інших компонентів гуми, що розширює область його застосування.
Пропоноване технічне рішення пояснюється кресленням.
Установка для реалізації способу утилізації відпрацьованих шин і відходів гумовотехнічних виробів складається з вузла завантаження шин і / або відходів гуми в кошик 1, екстрактора 2, вузла конденсації пари бензинового екстрагента 3 і 4, циркуляційного насоса 8, пристрої для регулювання температури в екстракторі 7 і пристрої для випаровування бензинового екстрагента 9.
Екстрактор 2 має кришку 5, перфоровану кошик 1, виконану з поздовжніх стійок з зазорами, плоским перфорованим дном і кришкою у формі тарілки 15 з перфорованим дном, опорна і напрямні кільця для центрування і установки кошика 1. Штуцера: для виходу пара бензинового екстрагента А, для введення рідкого бензинового екстрагента на перфоровану кришку кошика Б, для подачі рідини на циркуляційний насос в, для завантаження нафтопродуктів Г, для введення пара бензинового екстрагента Д і водяної пари Ж. Штуцер Е використовується для подачі в екстрактор циркулюючої рідини в період розчинення гуми, а і для зливу готової резинобитумной композиції і для зливу екстрагента в випарник 9 при промиванні твердого залишку бензиновим екстраген- тому. Установка і містить ємність 10 для прийому нафтопродуктів, котел II для їх нагрівання і насос 12 для закачування в екстрактор. До складу установки входить дробарка 12 і таль на монорейці 13 для транспортування корзин з сировиною і залишком, їх установки і вилучення з екстрактора.
Спосіб виконується наступним чином. Автомобільні шини і / або відходи гуми доставляють на обробну майданчик, де сортують і, при необхідності, рубають на 2-4 частини, після чого завантажують в кошик 1.
Нафтовий гудрон або мазут вивантажують з транспортних засобів в приймальну ємність 10, з якої періодично подають в котел 11 для нагрівання до 260-290 o C.
Перфоровану кошик з сировиною встановлюють за допомогою електроталі 13 в екстрактор 2, закривають кришку 5 і насосом 12 закачують нагріте мазут або гудрон з котла 11. Далі вимикають циркуляційний насос 8 і проводять коригування температури за рахунок прокачування рідини через нагрівальний пристрій 7. Після розчинення каучукового полімеру резінобітумной композицію (РБК) відкачують насосом в сховище або в транспортні засоби споживачів.
Після зливу РБК в екстрактор 2 подають пар бензинового екстрагента з випарника 9. Пар нагріває кошик з твердим залишком і далі надходить в конденсатор 3. Рідкий екстрагент відділяється від газу в сепараторі 4 і стікає на кришку 15 кошика, виконану у формі тарілки з перфорованим дном, що забезпечує його рівномірний розподіл по всьому перетину кошика. Екстракт відводиться в випарник 9, де відганяється екстрагент, а РБК періодично відкачується насосом 6 до збірної ємність. Екстрактор продувають водяною парою, відкривають кришку 5 і електросталлю 13 витягують кошик з твердим залишком, який подрібнюють в дробарці 14 і витягують з нього металеві деталі,
Дослідження процесів термохімічного розчинення гуми зношених автомобільних шин проводили на стендовій установці. Об'єктом дослідження були деталі зношених шин: протектор і бігова доріжка, боковини з синтетичним і текстильним кордом і окремо корд, витягнутий з шин. Було встановлено, що найбільш швидко розчиняється синтетичний і текстильний корд. Протектор і доріжка, що складаються в основному з гуми без корду, розчиняються повільніше. В першу чергу спостерігається набухання гуми, величина якого залежить від температури. При її підвищенні від 260 до 290 o C набухання зменшується від 30-35% до 10-15% (по масі). Через 2-4 години від початку процесу починається спад маси зразків. Середня швидкість розчинення гуми шини становить: при 260 o C - 0,57; при 270 o C - 1,02; при 290 o C - 1,31 кг / м 2 год. За цими даними час розчинення середньої шини (37 кг) становить відповідно 24,7, 14,7 і 11,4 год.
Вихід твердого залишку після розчинення гуми 18-25%, вміст золи в ньому 40-50%. У таблиці 1 наведені характеристики резінобітумних композицій, отриманих в різних умовах. Видно, що при зниженні температури збільшується вміст в РБК механічних домішок, при цьому значно зростає і час розчинення гуми. При 240-250 o C не спостерігається утворення агломерату з сажі і мінеральних компонентів гуми. При температурі вище 290 o C починається термічний розклад каучукового полімеру, що супроводжується збільшенням виходу газоподібних речовин, тому оптимальною можна вважати температуру близько 270 o C. Регулюючи кількість розчиненої в гудроні гуми, можна отримувати РБК з різною температурою розм'якшення і пенетрацией.
Отримувані за такого способу резінобітумного композиції можуть бути використані як матеріали для гідроізоляції, для покрівельних робіт і приготування асфальтобетону. При цьому вирішується дуже важливе завдання утилізації зношених гумових шин, кількість яких з кожним роком збільшується.
приклад
В автоклав, обладнаний огрівальним пристроєм, циркуляційним насосом (осьовим) і зворотним холодильником, завантажували 1,0 кг нафтового гудрону з суміші Західно-Сибірських нафт з температурою розм'якшення 19 o C. Гудрон нагрівали до 290 o C, після чого в автоклав поміщали кошик з сталевого дроту, заповнену шматками гуми. Для цього вирізали з зношеної шини поперечну смугу, яку потім розрізали на шматки 20 х 20 мм. Маса завантаження гуми 490 м Закривали кришку автоклава, встановлювали задану температуру, включали осьовий насос. Через 10,5 годин злили РБК.
В автоклав завантажили 100 мл толуолу, нагріли до температури кипіння (близько 110 o C). Пари толуолу конденсували в зворотному холодильнику. Рідкий конденсат зливався на перфоровану кришку кошика екстрактора. Через 0,5 години зворотний холодильник замінили на прямий і відігнали толуол, після чого злили витягнуту з залишку РБК. В автоклав залили 50 мл води і провели її випаровування для повного видалення толуолу.
Було отримано 1380 р резинобитумной композиції і 98 г твердого залишку. Після подрібнення твердого залишку з нього магнітом витягли 3,7 г металевого дроту. Зміст мінеральних компонентів в залишку (без дроту) - 44%. Температура розм'якшення РБК з До і Ш - 76 o C. Пенетрація при 25 o C - 21 х 0,1 мм.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб утилізації відпрацьованих шин і відходів гумовотехнічних виробів, при якому здійснюють термічну обробку сировини, яку розміщують в екстрактор, заповнений нафтопродуктами при температурі 260-290 o C, повністю розчиняють гуму, що відрізняється тим, що використовують перфоровану кошик для обробки сировини, а після повного розчинення гуми отриману резінобітумной композицію зливають, залишок сажі, мінеральних компонентів і металевий корд, що знаходиться в кошику, промивають бензиновим розчинником, який потім відганяють з водяною парою і після цього твердий залишок подрібнюють і беруть із нього металевий корд і сажу.
2. Пристрій, що містить екстрактор, який представляє собою циліндричний корпус, який має у верхній частині завантажувальний люк, а й штуцери введення, виведення реагентів, що відрізняється тим, що екстрактор забезпечений перфорованої кошиком для сировини, що переробляється, виконаної з поздовжніх стійок для сировини, що переробляється, виконаної з поздовжніх стійок з зазорами, з плоским перфорованим дном і кришкою у вигляді тарілки з перфорованим дном, а в пристрій введені вузли завантаження сировини і конденсації пари бензинового екстрагента, пристрої для регулювання температури і для випаровування бензинового екстрагента, причому кожне з пристроїв пов'язане з відповідним штуцером екстрактора, при цьому пристрій для випаровування бензинового екстрагента з'єднане і з екстрактором по рідкій та паровій фазам.
Версія для друку
Дата публікації 12.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.