Искусство переработки шин
Шины представляют собой композитные изделия из различных резиновых смесей, текстиля и стали, которые рассчитаны на длительный срок службы, но их очень трудно перерабатывать из-за их сложной конструкции.
Между разными типами шин существуют значительные различия в составе, например, между шинами для легковых автомобилей (80% синтетического каучука, 20% натурального каучука, в основном кремниевый наполнитель в составе протекторной смеси) и грузовых шин (80% натурального каучука, 20% синтетического каучука, в основном углерод в протекторной смеси). В пределах одной категории шин существуют дополнительные отличия от одного производителя к другому.
Современные автомобильные шины усугубляют эту сложность. Шины для электромобилей, которые не издают шума, имеют под внутренней оболочкой пенополиуретан, снижающий шум при качении. Саморемонтирующиеся шины имеют встроенный слой жидкого герметика. Эти шины чрезвычайно трудно перерабатывать.
Сложность состава старых шин приводит к глобальному преобладанию термической утилизации, например, в цементных печах. Однако в последние годы производители шин стали больше интересоваться переработкой материалов из шин в шины. Шинная промышленность стремится увеличить количество вторичных материалов примерно с 4% в 2019 году до 10% к 2025 году (Continental) и до 80-100% к 2050 году (Michelin, Bridgestone).
Механическая переработка в резиновый порошок является наиболее распространенной технологией. Мелкозернистый резиновый порошок (<400 мкм) представляет собой нефункциональный наполнитель в резиновых смесях, позволяющий снизить затраты за счет замены каучукового полимера. Преимущество этого процесса в том, что могут быть переработаны целые шины. Однако ограничение заключается в том, что большие объемы этого резинового порошка отрицательно влияют на характеристики шины.
Селективная химическая переработка является вторым наиболее известным процессом. Этот процесс перерабатывает резину, разрушая связи серы в резиновом порошке посредством механических, термических и химических процессов. Получаемый регенерат может заменить часть полимеров каучука в шинах. Выборочная химическая переработка лучше всего подходит для отдельных деталей из резины.
Неселективная химическая переработка путем пиролиза в настоящее время является наименее распространенным решением. Это процесс, при котором полимеры шин газифицируются в инертной атмосфере азота с образованием газообразного углеводорода (12%), жидких углеводородов (около 45%), стали (около 10%) и твердого остатка (около 33%), который может очищены до восстановленной сажи. Процесс пиролиза является наилучшим методом переработки целых шин, включая сталь (например, шины для грузовиков и легковых автомобилей), текстиль (например, шины для автомобилей и самолетов) и другие полимеры (например, шины для электромобилей и саморемонтирующиеся шины), а также промышленных отходов резины.
Простые системы пиролиза шин, такие как печи периодического действия или вращающиеся печи, часто не обеспечивают достаточного контроля процесса, чтобы максимизировать ценность продуктов.
Эффективные процессы пиролиза шин производят высококачественную восстановленную сажу, характеризующуюся очень низким содержанием органических летучих веществ и низким содержанием полукокса в результате карбонизации полимера. Большинство компаний, занимающихся пиролизом, достигают этого, путем сложной обработки после пиролиза и подготавливая исходное сырье.
Да, этого можно добиться с помощью технологии пиролиза шин в микроволновой печи. Преимущество микроволн заключается в эффективном прямом нагреве исходного материала шины изнутри и очень коротком времени реакции пиролиза.
В компании Microwave Solutions GmbH (MWS) в Риене, Швейцария, работает команда инженеров-экспертов, специализирующихся на разработке и управлении СВЧ процессов, таких как переработка полимеров, сушка пищевых продуктов, пастеризация яиц и в таких отраслях, как производство резины, пластмасс, продуктов питания, горнодобывающая промышленность и фарм.
MWS Fast Microwave System совершенствует искусство пиролиза шин, предлагая мобильность, маневренность, контроль и простоту пиролиза полимеров.
Мобильность процесса важна, поскольку отходы шин часто расположены децентрализованно и в отдаленных районах. Ядро установки СВЧ пиролиза MWS установлено в контейнер, который легко транспортируется. Это также открывает возможности замкнутого цикла переработки промышленных отходов шин на заводах по производству шин без установки системы переработки на каждом участке.
Цикл обратной связи управления технологическим процессом MWS работает очень быстро. Эта гибкость может быть использована для создания оптимизированного теплового профиля в вакууме, специфичного для типа перерабатываемого сырья, например, для последовательного пиролиза различных полимеров, содержащихся в сырье для шин. Система может быть легко адаптирована к другим смешанным полимерным системам, таким как океанический пластик, пластиковая упаковка, композиты из лопастей ветрогенераторов или термопластичные эластомеры.
Селективное СВЧ управление системы MWS обеспечивает скорость поглощения микроволн >90%, что превосходит другие системы микроволнового пиролиза шин. В сочетании с возможностью обработки неизмельченных шин это обеспечивает низкие и конкурентоспособные эксплуатационные расходы быстрой микроволновой системы MWS.