EUR/RUB 67.89
USD/RUB 57.51
EUR/USD 1.18
Банк инноваций
2009, декабрь
2009, ноябрь
2009, октябрь
2009, сентябрь
2009, август
2009, июль
2009, июнь
2009, май
2009, апрель
2009, март
2009, февраль
2009, январь
2008, декабрь
2008, ноябрь
2008, октябрь
2008, сентябрь
2008, август
2008, Июль
2008, Июнь
2008, Май
2008, Апрель
 •  Статья 1
 •  Статья 2
 •  Статья 3
2008, Март
2008, Февраль
Анонсы


Модульная установка для поточного производства декоративно-облицовочных плит из отходов стекла

БЮРО ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
 

 
100%
800
960
1024
1152
 О компании  Услуги  Журнал  Контакты 
Журнал  2008, Апрель  Статья 2

 
С.Е. Шаховец, Б.Л. Смирнов, В.В. Богданов

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНОТЕРМО-ХИМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ РЕЗИН


Описаны конструкции аппаратов для проведения комплексной регенерации отходов шин и резинотехнических изделий, совмещающей высокотемпературный механотермохимический и паровой способ. На основе данного технического решения создан промышленный вариант серийно выпускаемой машины для регенерации резин, внедренной на ряде отечественных предприятий.

В Российской Федерации ежегодно образуется около 1 млн.т изношенных шин. При этом на восстановление, переработку и утилизацию попадает только 10% от их общего числа. В то же время производственные мощности предприятий по переработке шин загружены немногим более, чем на 50%.

Создавшееся негативное положение обусловлено рядом причин, в том числе отсутствием эффективной и экологически безопасной технологии утилизации резиновых отходов.

Подобная технология должна обеспечивать:

  1. Высокое качество конечного продукта (под качеством здесь будем понимать уровень приближения регенерата по свойствам к исходной резиновой смеси, какой является эластомерная основа шин, прошедших эксплуатацию);
  2. Высокую производительность процесса при малых энергетических затратах.

Все существующие в настоящее время методы регенерации резин постулируют в своей основе принцип разрушения поперечных химических связей. Накопленный опыт в данной области свидетельствует о целесообразности вести процесс регенерации путем комбинации высокотемпературного механотермохимического и парового способа [1—3]. При совмещении данных способов не только расширяется круг путей воздействия на регенерируемый материал, но и появляется возможность комбинирования данными воздействиями, исключив «жесткие» условия ведения процесса, приводящие к нежелательной глубокой деструкции.

С точки зрения экономической целесообразности технология регенерации будет приемлемой лишь в случае непрерывного ведения процесса. Реализовать данное требование можно с помощью червячных машин. При этом неизбежно возникает проблема интенсивного охлаждения оборудования. В тоже время, являясь аппаратами закрытого типа, червячные машины позволяют вводить в зону переработки воду которая одновременно может выполнить функции охлаждающего агента и, превращаясь в пар, деструкгирующего агента (роль деструктирующего агента могут играть и другие вещества, в том числе находящиеся в жидкой фазе). Традиционные конструкции аппаратов для реализации подобного процесса использованы быть не могут и требуют определенной модернизации.

Для обеспечения эффективной работы такого оборудования целесообразно в качестве исходного продукта использовать шинную крошку. Это объясняется следующим:
  • исключаются аварийные режимы работы оборудования при попадании в рабочие органы посторонних включений, которые могут содержаться в кусках резины;
  • существенно увеличивается поверхность раздела между материалом и рабочими частями оборудования, что обеспечивает равномерный прогрев и однородность внешнего воздействия на материал.


Диспергатор для деструкции эластомеров


Рисунок 1. Диспергатор для деструкции эластомеров. 1 - корпус, 2 - рубашка охлаждения, 3 - загрузочный патрубок, 4 - разгрузочный патрубок, 5 - шнековый вал, 6 и 8 — шнеки, 7 - коническая часть с расширяющимся в сторону разгрузочного патрубка конусом, 9 - коническая часть с сужающимся в сторону разгрузочного патрубка конусом, 10 - камера охлаждения и дегазации, 11 - выгружной шнек, 12 и 13 - участки корпуса с внутренней конической поверхностью, 14 - втулки.

На рисунке 1 представлен усовершенствованный диспергатор для деструкции эластомеров. Аппарат включает цилиндрический корпус 1 с рубашкой охлаждения 2, загрузочным патрубком 3 и разгрузочным патрубком 4. Расположенный внутри корпуса 1 шнековый вал выполнен двухсекционным и включает первую секцию: первый (подающий) шнек 6 и коническую часть 7, конус которой расширяется в сторону разгрузочного патрубка 4; вторую секцию: второй шнек 8 и коническую часть 9, конус которой сужается в сторону разгрузочного патрубка 4.

За основными технологическими зонами расположена камера 10 охлаждения и дегазации. На конце вала 5 выполнен выгружной шнек 11.

Участки 12 и 13 корпуса 1 имеют внутреннюю коническую поверхность, коаксиальную охватываемым ими конусам вала, и могут быть образованы, например, с помощью втулок 14. На конической поверхности первой секции целесообразно выполнить небольшие зубцы или ребра.

Предварительно измельченный эластомерный материал при нормальной температуре загружается через загрузочный патрубок З внутрь корпуса 1 диспергатора и подается первым подающим шнеком 6 в первую зону диспергирования, а именно в узкую щель, образованную между конической частью 7 и внутренней конической поверхностью 12 корпуса. Ввиду того, что конус расширяется в направлении вдоль потока перерабатываемой крошки, площадь проходного сечения увеличивается, а, следовательно, уменьшается давление, воздействующее на материал. В узкой щели крупные частицы подвергаются дополнительному измельчению, при этом в случае выполнения зубцов или ребер на поверхность конуса процесс измельчения становится более эффективным. Мелкие частицы подвергаются поверхностной деструкции и устремляются в зону пониженного давления, то есть в камеру, образованную между корпусом 1 и вторым шнеком 8. Процесс деструкции более крупных частиц, обладающих большей теплоемкостью, происходит медленнее, и они рециркулируют в зоне повышенного давления до тех пор, пока не достигнут необходимой степени деструкции. Вследствие рециркуляции крупных частиц в первой щели повышается однородность фракционного состава на выходе из первой зоны. На первом этапе поддерживается температура диссипационного нагрева 50-150°С. Установка и регулирование температуры определяется различными факторами:
  • шириной щели;
  • фракционным составом крошки;
  • расходом;
  • дополнительным теплоотводом через рубашку охлаждения 2.

В зависимости от физико-химических свойств обрабатываемого эластомера температуру задают в пределах, указанных выше. Экспериментально установлено, что уменьшение температуры ниже 50°С может привести к отсутствию поверхностной деструкции, повышение свыше 150°С - к пиролизу мелких частиц.

Полученный на первом этапе технологического процесса однородный поверхностно-деструктированный продукт подается шнеком 8 во вторую узкую щель, образованную конусом 9 и внутренней конической поверхностью 13 корпуса. Кольцевая коническая щель сужается в сторону выгружного патрубка 4, проходное сечение уменьшается, а, следовательно, давление в щели повышается в направлении вдоль потока материала. Под действием усилий среза в узкой щели частицы подвергаются диссипационному нагреву, температуру которого поддерживают выше, чем на первом этапе, но не превышающей 300°С. В противном случае это также может привести к пиролизу частиц.

Под воздействием повышенного давления на выходе из второй зоны непродеструктированные частицы вытесняются обратно в зону пониженного давления, то есть в камеру, образованную между шнеком 8 и корпусом 1. Благодаря существованию зазора между гребнями шнека 8 и внутренней поверхностью корпуса становится возможной рециркуляция некондиционных частиц и получение гомогенизированного продукта на выходе из второй зоны. Полученный однородный, полностью продеструкгированный материал поступает через зону дегазации 10, в которой общеизвестными методами выделяют газообразные продукты, образующиеся в процессе деструкции, а затем в выгружной патрубок 4.

Эффекты регулирования (снижения/повышения) давления в зонах деструкции и рециркуляция материала могут быть достигнуты различными конструкционными решениями. Однако в данном устройстве это реализуется наиболее простым способом, а именно наличием конусных кольцевых щелей, а также наличием регламентированного зазора между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и гребнями шнека 8.

Конусные щели позволяют, с одной стороны, изменять давление в процессе диссипации, что приводит к дополнительной рециркуляции и повышению эффективности гомогенизации. С другой стороны, в конусных щелях поток обрабатываемого материала дополнительно гомогенизируется, что повышает эффективность диссипации и в конечном итоге позволяет уменьшить линейный размер зоны диссипации.

Изменение последовательности операций, новые режимы и условия протекания процесса, конструктивные отличия диспергатора позволяют осуществлять деструкцию эласгомеров без предварительного (конвекционного) подогрева продукта в процессе переработки. Высокая степень однородности полностью продеструктированного продукта достигается способом двухстадийной переработки в устройстве, линейный размер которого лишь в 8—10 раз больше диаметра вала.

Предлагаемое техническое решение имеет существенные преимущества по сравнению с приведенными способами и, в первую очередь, обеспечивает принципиальную возможность вести регулируемый процесс механодеструкции.

Технические характеристики машины приведены в таблице 1.


Таблица 1. Технические характеристики машины для регенерации резины

Наименование параметраЕдиницы измеренияЗначение
Производительностькг/чОт 100 до 500
Число оборотов девулканизатора (измельчителя)Об/мин475
Род тока питающей сети - переменныйГц50+1%
НапряжениеВ380(+38ч57)
Суммарная установочная мощностьКВт80
Размер загружаемой крошкимм5±2
Габаритные размеры машины без обслуживающей площадки:  
Длинамм1600
Ширинамм400
Высотамм1700
Масса установкиКг3100
Давление охлаждающей водыАтм1-3
Расход воды на охлаждение рубашекм31,0-1,5
Расход воды на модификацию регенератал/ч10-20

Выводы

  1. Процесс регенерации резин может быть осуществлен путем комбинации высокотемпературного механотермохимического и парового способов в червячных машинах специальной конструкции. В качестве исходного продукта целесообразно использовать шинную крошку.
  2. Конструкция аппарата для регенерации эластомерных материалов включает несколько технологических зон, связанных с зонами транспортировки. Эго позволяет проводить поэтапную деструкцию материала под действием напряжений сдвига в узкой щели, образованной телами вращения, и его гомогенизацию.


Список литературы
[1] Пат. 2014339 РФ, МПК СО8J 11/28, В29В17// (С08J11/28, С08L9:00). Способ регенерации вулканизованных резиновых отходов.
[2] С. Е Шаховец, Б. Л. Смирнов Интенсивная технология регенерации резин // Каучук и резина 2006.-№ 1.-С.34—36.
[3] Пат. 2145282 РФ, МПК 7 В29В17/00, В01А 7/08. Способ деструкции эластомерного материала и диспергатор для реализации способа.
[4] Шаховец С.Е, Ф. С. Шаховец, В. В. Богданов // Машины и механизмы. 2006. № 10. С.32—35.


 

©2007-2017 Бюро инновационных технологийcms4site™