Как делают шины из нефти
НЕФТЬ, ВЫПЛАВЛЯЕМАЯ ИЗ ПОКРЫШЕК
С. Есенин. Несказанное, синее, нежное.
Если бы кто-нибудь постоянно раскладывал все отходы на земле ровным слоем, то через 10 — 15 лет нашу планету покрыл бы слой мусора толщиной 5 м. На такой планете жизнь стала бы невозможной, поэтому человечество пытается справиться с отходами самыми разнообразными способами.
В курортных зонах штата Юта (США), например, местные власти, обеспокоенные ростом загрязнения окружающей среды, ввели интересный закон. Полицейский, заметивший человека, бросившего окурок или другой сор в траву, обязан арестовать нарушителя и освободить его только после того, как он соберет 100 кг мусора, оставленного другими туристами. На улицах городов Австралии можно увидеть герольдов в традиционных костюмах с алебардами. Герольды не оповещают, как это водилось в средние века, о прибытии короля, а призывают жителей города соблюдать чистоту. Проблема имеет и другую сторону. Дело не только в очищении среды, но и в полезном использовании отходов.
Первое в мировой истории упоминание о сборе утильсырья относится к началу XVIII в., оно содержится в указе Петра I: собирать в патриарших вотчинах изношенное холщевое платье. Но, несмотря па то что со времени указа прошло более четверти тысячелетия, человек так и не научился рационально использовать многие виды отходов. Примеров поистине бережного отношения к вторичному сырью во всем мире, к сожалению, не так много. Но там, где утилизация сырья налажена должным образом, удается получить поразительные результаты. Так, ведущее место в мире по вторичному использованию стекла и бумаги принадлежит Швейцарии. В 1984 г., например, 60% бутылок было изготовлено из переплавленного стекла, а 44% выпущенной бумаги — из макулатуры.
Образцом комплексного подхода к проблеме можно считать ГДР. В Берлине создан первый в мире информационно-вычислительный центр, который собирает и обрабатывает данные об отходах всех без исключения предприятий республики. При центре имеется информационный банк, в его полностью автоматизированной картотеке хранятся сведения о физико-химическом составе и технологических свойствах отходов. Это позволяет использовать отходы, которые раньше были признаны уже ни к чему не годными.
С переработкой отходов резины дело обстоит не очень успешно, а ведь ее выпуск в мире превышает выпуск алюминия. Правда, японским ученым удалось выделить четыре вида микробов, питающихся резиной. Поедая резину, микробы разлагают ее на углекислый газ и воду. Но автопокрышки, в состав каторых входят многие другие химические добавки, для микробов недоступны. А ведь 90% массы всех отходов резины приходится именно на шины. По какой причине выбрасывают шины? Сносился рисунок протектора, его наваривают, он опять снашивается, но уже значительно быстрее — и шина отслужила свой век. В то же время это абсолютно уникальный вид утиля. Ведь вся шина осталась в первоначальном виде: ни ее состав, ни свойства практически не изменились. И таких шин в мире накапливается до сотен миллионов. В одних странах их просто бросают (и вот уже полярники встретили на Севере белого медведя с черным поясом. Его перепоясывала шина, выброшенная за тысячи километров от Арктики). В других странах, например в ФРГ, за брошенную шину виновник заплатит штраф 100 тыс. марок или подвергнется тюремному заключению сроком на 5 лет. Здесь шины чаще всего закапывают. Это ненамного лучше. Проблема заключается как раз не в том, чтобы просто избавиться от отслужившей свой срок покрышки, а в том, чтобы извлечь из нее максимальную пользу. Использование резиновой крошки в дорожном строительстве и целых покрышек для сооружения подводных рифов — явление временное, пока не будут найдены более выгодные способы утилизации. В принципе старая покрышка — это широкий ассортимент полезных изделий. Но из покрышки можно получать и само сырье. Прежде всего это касается каучука. Он получается из нефти и достаточно дорог.
Наиболее важное направление переработки старых резиновых изделий, в первую очередь таких массивных и резиноемких, какими являются шины,- получение регенерата путем термомехапического воздействия на старую резину. Регенерат — это пластичный материал, способный перерабатываться и вулканизоваться при введении в него вулканизующих веществ. Из одного регенерата в основном готовят только неответственные изделия: коврики, бытовые дорожки, полутвердые изоляционные трубки, садовые рукава и др. Регенерат добавляют также в каучук при производстве шин, рукавов, прокладок, аккумуляторных баков, обуви. Это позволяет экономить сотни тысяч тонн нефти. В нашей стране самый высокий уровень термомеханической утилизации старой резины. И все же продукции регенерационных заводов не хватает. Сам процесс регенерации многостадийный и длительный. Вначале резиновые изделия, подлежащие переработке, сортируют по видам, типам и содержанию в них каучука, а затем удаляют металл и другие материалы и измельчают резину до частиц определенных размеров. Однако здесь следует сделать оговорку. Процесс измельчения не такой простой, как может показаться на первый взгляд. Не случайно до последнего времени в мире отсутствовали практически реализованные методы измельчения ряда резиновых отходов. Сейчас Научно-исследовательский институт резиновых и латексных изделий (Москва) и Ярославский политехнический институт создали промышленный вариант установки измельчения отходов обрезиненных тканей и других видов полимернотекстильных отходов. Подобное оборудование будет использовано в составе технологических линий. После измельчения резиновую крошку, освобожденную от основной массы текстильных материалов и включений, подвергают девулканизацин.
Для дробления шин и очистки кордных нитей от резины применяют молотковые дробилки в совокупности с сеялками различной конструкции или агрегаты, состоящие из нескольких дисковых мельниц, сеялок и сепараторов. По другому способу шины охлаждают в холодильной камере до -70 (-90)°С. Резина становится хрупкой и ее дробят. Для отделения корда от арматуры используют «резиновыжималку» — гидропресс, при этом армировка остается внутри его цилиндра. В общем, разделение старой резины и корда часто обходится дороже, чем изготовление новых шин, поэтому постоянно ведутся поиски новых, более совершенных методов обработки. Японские инженеры, например, предложили закладывать в определенные места покрышки небольшие кумулятивные заряды порошкообразной взрывчатки. Взрыв должен измельчить резину, превратив ее в мелкую крошку. Корд же, в том числе и металлический, при этом почти не изменится. После такого взрыва разделить компоненты бывшей покрышки несложно.
Для изготовления нового резинового изделия, скажем шины, помимо каучука и регенерата (если он применяется), нужно иметь десятки других компонентов, в том числе технический углерод — сажу. Это ценное сырье, стоимость 1 т сажи составляет в среднем 400 руб. В то же время некоторые виды автотранспорта выбрасывают ее через выхлопную трубу в окружающую атмосферу. Например, за 1 ч работы КамАЗа образуется до 200 г сажи. Частицы сажи получаются в результате сгорания дизельного топлива, они чрезвычайно вредны, так как способны концентрировать на себе канцерогенные вещества и витать в воздухе в течение двух суток, после того как попали в атмосферу.
В Ворошиловградском машиностроительном институте разработали устройство, которым снабдили автомобиль. Оно позволяет получать сажу прямо из выхлопной трубы. Отработанные газы из двигателя попадают в герметичную емкость, установленную вместо глушителя. В емкости процесс очистки может идти в двух режимах-механическом и электростатическом. При механической очистке выхлоп становится чище на треть, при действии электростатического поля в атмосферу попадает не более 25% вредных веществ. Если учесть, что 1 т выброшенной в атмосферу сажи наносит вред окружающей среде на 150 руб., а количество машин, выделяющих ее в атмосферу, исчисляется сотнями тысяч, понятно, что использование устройства может принести немалый доход как за счет охраны среды, так и за счет утилизации цепного сырья.
Что делают с отходами резинотехнических изделий, которые по каким-либо причинам не используются вторично? Их сжигают. Имеются установки, которые позволяют уничтожать этим способом отходы без предварительного измельчения. Вроде бы в установках все предусмотрено: автоматический контроль и регулирование процесса, дожигание горючих газов и унос пылевидных частиц, обезвреживание вентиляционных выбросов, рациональное использование образующегося тепла. Конечно, это намного лучше, чем сжигать отходы на специальных полигонах при регенерационных заводах, как это делается в большинстве случаев. Специалисты Норвегии, Японии, Англии и Польши также выступили с предложениями сжигать покрышки, но несколько по-иному. Если в топки вращающихся цементных печей бросить покрышки, то можно сэкономить определенное количество топлива — каменного угля и природного газа. Но лучше, если к этому новому топочному топливу добавить низкосортный бурый уголь и другие отходы — стеклопластики, картонную тару и т. п. В этом случае топка выработает дешевое тепло для обжига цемента и даст золу, которая пригодна для добавки в тот же цемент. Но и этот результат весьма далек от идеального. Все равно резина играет роль «простого» топлива, а может быть переработана в высококачественное топливо — мазут и гудрон. Попытки наладить промышленный выпуск этих продуктов из старых шин делаются во многих странах. В Англии, например, шины нагревают в контролируемой атмосфере до температуры 450 — 550° С. Существующая установка позволяет давать ежегодно до 20 тыс. т мазута стандартного качества плюс 15 тыс. т гудрона. Стоимость продуктов пока аналогична стоимости сырья, получаемого из нефти.
Запатентован способ получения из старых покрышек не только продуктов переработки нефти, но и самой нефти. Идея венгерского инженера Э. Брезнаи заключается в том, чтобы разлагать резину изношенных шин без доступа воздуха (пиролиз) достаточно оригинальным способом. Он предложил помещать измельченные покрышки в расплавленный чугун прямо в доменной печи. При высокой температуре резина разлагается, образуются углеводородные газы и твердый остаток, который может частично заменить кокс и служить топливом и восстановителем. Стальной корд также плавится и смешивается с чугуном. А в газопромывной воде скруббера в достаточно больших количествах собирается органическая жидкость, близкая по составу к нефти. Качество чугуна при этом не ухудшается.
Моторное топливо и нефть не единственные продукты, в которые могут быть переработаны покрышки. Ведутся исследования по приготовлению из них активных гранулированных углей. Специалисты Белоруссии доказали, что при удачно подобранном режиме пиролиза уголь получается не хуже древесного и вполне пригоден для рекуперации, очистки и осветления.
Источник
Из чего и как делают резину для колес вашего автомобиля
Сегодня я же хочу поговорить об резине или шинах. Из чего их делают и какой они проходят путь до наших прилавков. Многие ошибочно думают – что в основе всего лежит нефть, многие даже уверенны – что ее там под 90%, однако это не совсем так. НА заре своего появления шины были продуктом природы практически на 100% …
Прежде чем рассказать вам о современных шинах, позвольте копнуть в историю и рассказать про резину на заре ее производства.
Что такое каучук?
ДА будет вам известно – что основной компонент резины делается из каучука, а это очень даже природный материал который добывают из каучуковых деревьев. В южной Африке такие деревья существуют очень давно, даже сложно подсчитать их возраст. Однако Европейцы познакомились с ними в 16 веке, когда вернулся на родину Христофор Колумб.
Если разложить слово «КАУЧУК» на составляющие, то получается «КАУ» – растение, дерево, «УЧУ» – плакать, течь. ТО есть если дословно перевести то это «плачущее дерево», с языка индейцев племени реки Амазонки. Однако есть и научное название – «КАСТИЛЬЯ», произрастает оно на берегах реки Амазонки в непроходимых джунглях.
«КАСТИЛЬЯ» очень высокое дерево вырастет оно 50 метров в высоту и цветение продолжается круглый год.
Второй по содержанию этого сока является дерево – «ГЕВЕЯ», которое также вырастает до 40-50 метров. Когда растение набирает силу, и доходит до возраста в 9-10 лет, у него на стволе делают насечки в форме буквы «V» из которой и начинает сочиться натуральный каучук. При воздействии воздуха он становится тягучим.
Это два основных растения, которые дают натуральные каучуки. В средней Азии, а также на берегах южной Америки, Бразилии, Перу, острове Шри-Ланка есть целые плантации таких деревьев, которые существуют только с одной целью – добывание этого сока! Это уже давно налаженный бизнес.
В пятерку «популярных» также входят растения: «МАНИОКА», «САЛЬНОЕ ДЕРЕВО» и кустарник «ИН-ТИЗИ». Все они являются источниками для последующего производства резины.
Как я писал, выше каучук был привезен в Европу очень давно, но вот на первое его использование решился – К.МАКИНТОШ, не путать с компьютерами от «APPLE», он впервые пропитал плащ от дождя этим составом, благодаря чему тот получился практически не промокаемым. В холодную погоду он становился плотным и не промокаемым, а вот в жару становился немного «липковатым». Нужно отметить, что МАКИНТОШ подсмотрел этот метод у индейцев с Амазонки, те уже несколько веков пропитывали свою одежду, а также растения нужные для производства крыш домов именно каучуком – характеристики водонепроницаемости намного увеличивались.
Так что появлению резины мы косвенно обязаны – индейцам Амазонки! Посмотрите короткий ролик.
Производство резины
Ну вот мы и подошли до самого интересного до производства самой резины, и это не обязательно колеса автомобиля, резина сейчас применяется везде, даже в резинках для волос.
После того как соберут сок каучука, он еще очень далек от производства резины. Изначально из него производят латекс, это промежуточное звено. Однако чистый латекс сейчас применяется везде, начиная от медицины, заканчивая промышленностью.
Сок наливают в большие чаны и перемешивают в больших чанах с кислотой, обычно в течение 10 часов. После чего он затвердевает. Это уже и есть латекс.
После его пропускают через специальные валы, таким образом, убирая лишнюю влагу. Получается длинная и достаточно широкая лента.
Эту ленту запускают под специальные ножи и измельчают ее. Если посмотреть на этот состав, то это похоже на пережаренный омлет.
Эту воздушную массу, обжигаю в больших печах под воздействием достаточно высоких температур – 13 минут. Теперь он получается эластичным и похожим на бисквит, его прессуют блоками и отправляют на производство.
Конечно в сетях вы не найдете точной формулы производство резины и тем более шин, все это держится в строгом секрете. Однако суть процесса не изменилась за последние 100 лет и всем давно известна.
Чтобы сделать резину, нужно взять эти брикеты латекса и подвергнуть их вулканизации. Также добавляется в этот состав сера и другие «скрытые» ингредиенты. Все это добавляют в специальный котел, нагревают, перемешивают и после таких манипуляций уже и появляется резина.
Как только она разогрета до 120 градусов, ее раскатывают специальными валами, до тонких полос. Там же она и охлаждается.
После эти полоски резины идут на производство колес, читайте статью.
Современная резина для шин
В современном мире шины для колес, делаются в основном из резины. Но она может быть не только натуральной, но и синтетической. Да сейчас научились производить синтетические каучуки. Каучук имеет в составе самую большую долю, обычно это – 40-50% от общей массы.
Далее в резину добавляют сажу (или технический углерод). В массовой доле колеса его примерно 25-30% от общей массы. Его добавляют для большей прочности конструкции, а также для выдерживания высоких температур. Сажа как бы скрепляет молекулы каучука делая их намного прочнее, они легко выдерживают трение и температуры при экстренных торможениях. Без этого углерода (сажи) шины ходили бы раз в 10-15 меньше.
Следующая добавка – это кремниевая кислота. Некоторые производители заменяют ей углерод, так как она дешевле и обладает высокими свойствами для сцепления молекул. Однако другие от нее напрочь отказываются, констатируя что она дает недостаточную износостойкость! Однако если все же проанализировать состав многих ведущих компаний, то она присутствует в составе, она улучшает сцепление на мокрой дороге. Информация разнится, сколько ее добавляют, но если вывести среднюю составляющую примерно 10%.
Еще одни добавки это смолы или масла. Их больше в зимней резине и меньше в летней, они придают «смягчающую роль» резине, не дают ей быть такой «дубовой». Особенно это важно для зимних вариантов. Добавление около 10-15%.
НУ и последнее и очень важное это специфические секретные составы производителя, их также около 10%, но они могут очень сильно изменить параметры готовой шины. Держатся они понятно в строгом секрете.
Справедливости ради стоит отметить что есть еще и металлически-нитевидный каркас, но я его здесь не буду упоминать, все же это немного другая история.
Именно так делают резину (шины) для колес наших автомобилей. Синтетические каучуки хоть и применяются, но они пока не могут потягаться с природными, так что глобальные изменения в строении шин еще долго не предвидятся.
Сейчас полный ролик, в нем найдете ответ – что лучше синтетический или природный материал.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник