30 Дек

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ДОРОГ И КОМПЛЕКСЫ МЕР ПО УЛУЧШЕНИЮ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПОКРЫШЕК




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Состояние автодорог является актуальной проблемой не только Самарской области, но и России в целом. Дорожные условия оказывают значительное влияние на режим и безопасность движения транспорта. Для обеспечения безопасности движения автомобильные дороги должны соответствовать основным технико-эксплуатационным показателям. По ГОСТу —  Р 50597-93  предельные размеры отдельных просадок, выбоин не должны превышать по длине 15 см, ширине — 60 см и глубине — 5 см.

Анализ состояния дорог в городе Тольятти за 2014 год показал,  что  качество дорожных покрытий не везде соответствует ГОСТам, на дорогах наблюдалось много выбоин, ям и других дефектов.

Кроме того, Самарская область, один из крупнейших регионов Поволжья, занимает территорию площадью 53,6 тыс. км², что составляет 0,31 % территории России. В регионе с населением 3170,2 тыс. человек  2,4 млн. человек проживает в городах. В настоящее время в области насчитывается более 1,2 млн. единиц различного автотранспорта, который ежегодно прирастает примерно на 12 000 автомобилей. Такое количество автотранспорта дает ежегодную экологическую нагрузку на земельные площади области в виде вышедших из оборота автомобильных покрышек, в количестве более 22 000 тонн.

Если такое количество покрышек собирать в одном месте, так называемом полигоне токсических отходов (отходы IV класса опасности), то за 5 лет потребуется вывести из оборота более 150 га земель. Автомобильные покрышки имеют расчетный срок собственного разложения не менее 100 лет. Земли, на которых размещаются утилизируемые автомобильные покрышки, практически не поддаются рекультивации. При изготовлении 22 000 тонн автомобильных покрышек используется порядка 13 200 тонн нефти и газа. Следовательно, если использовать общепринятые способы утилизации автомобильных покрышек (складирование), мы «зарываем» в землю невосполнимые ресурсы (нефть, газ), теряем активные земли, которые можно использовать с пользой для населения.

Таблица 1

Объемы образования амортизированных шин в различных странах мира /2013г./

Страна

Количество, тыс.т/год

США 18000-20000
Япония 800-950
Канада 320
Голландия 55-70
Франция 520
Италия 350
Англия 500
Швейцария 60
Дания 40-87
Норвегия 36
Швеция 60
Финляндия 40-55
Германия 560-610
Австрия 50-56
Испания 260
Россия 18000-22000

Из этого количества в мире только 23 процента покрышек находят применение (экспорт в другие страны, сжигание с целью получения энергии, механическое размельчение для покрытия дорог и др.). Остальные 77 процентов использованных автопокрышек никак не утилизируется, ввиду отсутствия рентабельного способа утилизации. В России и СНГ ежегодный объём выбрасываемых автошин оценивается цифрой более 1 млн. т.,

Протекторная резина включает в свой состав большое количество компонентов, среди которых и вещества, обладающие канцерогенными свойствами. Например, нитрозодифениламин. Данный класс соединений обладает канцерогенными свойствами, негативное действие которых прослеживается на нескольких последующих поколениях. Кроме нитрозоаминов российские ученые обнаружили в экстрактах резин на основе хлорсодержащих каучуков неимоверное количество диоксинов. Сажа как наполнитель резины содержит значительное количество канцерогенных полициклических ароматических веществ. Из 18 веществ этого класса в резине обнаружено 15. Другие компоненты резины также не подарок. Ацетонанил вызывает деструктивные процессы в печени, отек головного мозга и легких, кровотечения; сульфенамид — дистрофию печени, трахеит, дерматит и т.д

Имеющийся мировой и отечественный опыт свидетельствует, что наиболее распространенными методами утилизации автошин являются сжигание с получением энергии (наиболее популярно сжигание их в цементных печах), пиролиз в условиях относительно низких температур с получением легкого дистиллята, твердого топлива, близкого по свойствам к древесному углю, и металла,  получение резиновой крошки и порошка, используемых для замены натурального и синтетического каучука при изготовлении полимерных смесей и строительных материалов а также Восстановление шины — это ее капитальный ремонт, с целью продления срока эксплуатации автопокрышки и
Вывоз шин на свалку — изношенные шины легально или нелегально хранятся как на смешанных свалках с другими отходами, так и на свалках, предназначенных исключительно для использованных автопокрышек. Число хранящихся во всем мире на свалках шин оценивается в миллиард штук. Недостаток альтернатив по переработке шин приводит к увеличению количества шин, хранящихся на свалках.
Против вывоза на свалку изношенных шин имеются экономические, технические и экологические причины.

К сожалению, все перечисленные методы экономически и экологически не являются привлекательными, в связи с чем масштабного развития не получили.

Был проведен  анализ многочисленных методов переработки автомобильных покрышек и выбран самый оптимальный вариант  — это криогенная технология измельчения покрышек основывающаяся на одновременном использовании физических явлений, способствующих более эффективному протеканию процесса — ослабление связей между металлическим кордом и резиной за счет различия их коэффициентов термического расширения, что приводит к растрескиванию и частичному отделению резины от металла.

К достоинствам криогенной технологии переработки отходов относятся:

  • высокая степень разделения отходов на компоненты;
  • снижение энергозатрат на дробление;
  • возможность получения высококачественных материалов;
  • улучшение условий пожаробезопасности;
  • улучшение условий труда и др.

Оборудование линии отличается компактностью и позволяет получить крошку со следующими размерами:

  • 0,5 — 0,65 мм — 50%
  • 0,65 — 0,8 мм — 15%
  • 0,8 — 1,2 мм — 15%
  • 1,5 — 2,5 мм — 10%
  • 2,5 — 3,5 мм — 10%

При необходимости для получения резинового порошка более мелких фракций устанавливается дополнительное оборудование (диспергатор или дисковая мельница).

 

Рисунок 1. Технологический процесс.

Изношенные шины поступают в узел грубого дробления, где вначале на станке удаляется бортовое кольцо. Затем шина попадает в измельчитель (шредер), где разрезается на крупные куски и направляется в роторную дробилку. Там происходит измельчение шины с последующим удалением металлокорда на магнитном сепараторе, и пыли и текстиля на аэросепараторе.

Далее шины поступают в низкотемпературный модуль, состоящий из холодильной камеры, генератора холода, молотковой дробилки. После дробления полученная резиновая крошка поступает в блок тонкой очистки, а затем в бункерную систему накопления и затаривания.

Предлагаемая технологическая линия позволяет перерабатывать шины как с текстильным, так и с металлическим кордом. Выход материала следующий:

  • резиновая крошка — 65%
  • корд текстильный — 17%
  • металл — 17%
  • отходы — 1%

Также следует отметить высокую степень очистки: от металла — 0,01%, от текстиля — 0,1%.

Технико-экономические показатели установки

  • Производительность линии по исходному продукту, кг/час  — 1500
  • Потребляемая электроэнергия, квт/час  — 450
  • Производственная площадь (без складских помещений), кв.м  — 350
  • Численность обслуживающего персонала, чел. — 10
  • Температура охлаждения резины, 0С —  минус 80-90

Оценка влияния технологии на окружающую среду

Экологически чистая технологическая линия переработки изношенных шин с применением низкотемпературного охлаждения обеспечивает получение высококачественной резиновой крошки. Результаты испытаний показали, что дробление при низких температурах значительно уменьшает энергозатраты на дробление, улучшает отделение металла и текстиля от резины, повышает выход резиновой крошки.

В установке используется экологически чистый генератор холода, не требующий вредных хладагентов аммиака и фреона.

Экономическое обоснование / экономические показатели

Стоимость переработки автопокрышек состоит из стоимости оборудования, эл. энергии, зарплаты, амортизация, зависит также от производительности установки. Срок окупаемости — около двух лет. Стоимость комплекта оборудования — 1.522.000 USD.

Характеристика получаемого продукта и возможные направления его использования

  • Резиновая крошка 0,2 — 0,5 мм — резиновые и пластмассовые смеси, добавка в рецептуру новых шин до 10% в качестве замены каучука
  • Резиновая крошка 0,8 мм — производство регенерата термо-механическим методом
  • Резиновая крошка 1,0 мм — асфальто-бетонные смеси
  • Резиновая крошка 1,4 мм — производство гидроизоляционных и строительных материалов и изделий (спортивные покрытия, рекортон, рекофлекс, резиновый шифер, различные мастики, гидроизоляция трубопроводов).

Текстильный корд используется для производства теплоизолирующих плит.

Металлический корд после отжига резины сдается на металлолом.

Для решения выше названных проблем разработана и предложена технология переработки автомобильных шин в резиновую крошку и изготовление из неё автодорожных покрытий. Тем самым достигается два эффекта:

Первый —  это улучшение состояния и качества дорог, снижение шума, вибрации.

Высокоэффективное асфальтовое покрытие дорог позволит:

  • увеличить межремонтный период в 2-3 раза;
  • увеличить эластичность дорожного покрытия и тем самым уменьшить образование колеи;
  • улучшить сцепление автомобильных покрышек с покрытием дороги, что приведёт к снижению тормозного пути, следовательно, снижению числа ДТП;
  • предотвратит образования наледи на дороге за счет повышения эластичности верхнего слоя покрытия;
  • снизит образование морозных трещин, что приведёт к увеличению срока сохранности дорожного полотна.

Второй эффект связан с возможностью утилизации автомобильных покрышек и  как следствие:

  1. Снизится антропогенное воздействие на окружающую среду отходов шин и покрышек, ликвидируются несанкционированные свалки, заполненные длительно разлагающимися автопокрышками, которые хранятся более 100 лет. Освободятся и сохранятся значительные площади плодородной земли.
  2. Снизится детский и взрослый травматизм путем разнообразного использования получаемой резиновой крошки для изготовления покрытий детских игровых и спортивных площадок, безопасных входов в здания, арт-объектов для благоустройства города и т.д.
  3. Повысится безопасность на дорогах с прорезиновым покрытием, снизится число аварий, ДТП.
  4. Повысится сохранность автомобилей и снизится их вредное воздействие на человека и окружающую среду.

Вывод:

Таким образом, предлагаемая нами технология переработки шин и получения автодорожного покрытия заданной структуры имеет ряд экологических и экономических преимуществ по сравнению с альтернативными технологиями переработки и использования шин и может быть рекомендована в качестве перспективного способа улучшения качества дорог и обеспечения безопасности движения автотранспорта.

 

Список литературы:

  1. Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления: СанПиН 2.1.7.1322-03 : санитар.-эпидемиол. правила и нормативы : утв. 30.04.03 : введ. в д. 15.06.03 / Минздрав России. — М. : [б. и.], 2003. — 24 с.
  2. Гринин, А. С.Промышленные и бытовые отходы : хранение, утилизация, переработка : учеб. пособие / А. С. Гринин, В. Н. Новиков. — М. : ФАИР-ПРЕСС, 2002. — 332 с.
  3. В.Г.Никольский. “Вторичные ресурсы”, №1, сс.48-51 (2002 г.).
  4. А.А.Набок. Патенты РФ № 2.057.014 (1996), № 2.093.268 (1997) и № 2.106.963 (1998).
  5. В.А.Приходько и Л.П.Гаранин. Патенты РФ № 2.042.511 (“Бюлл.Изобретений”, № 24, 1995 г.) и № 2.147.988 (“Бюлл.Изобретений”, № 12, 2000 г.).
  6. М.М.Касаткин. Переработка амортизованных автомобильных (авиационных) шин и отходов резины”, М., “СигналЪ”, 2000 г., сс.29-30.
    РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ДОРОГ И КОМПЛЕКСЫ МЕР ПО УЛУЧШЕНИЮ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПОКРЫШЕК
    Written by: Шпрингер Дарья Сергеевна, Заболотских Влада Валентиновна, Краснослободцева Анна Евгеньевна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 06/02/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)
    Available in: Ebook