EA040046B1 - METHOD FOR OBTAINING CARBON-CONTAINING MATERIAL FROM RECYCLABLE TIRES AND/OR RUBBER PRODUCTS - Google Patents

Description

Изобретение относится к области переработки сырья из резиносодержащих изделий, преимущественно утилизированных шин. Способ получения углеродсодержащего материала из утилизируемых шин и/или резинотехнических изделий, включающий механическое дробление исходного сырья из утилизированных шин и/или резинотехнических изделий в измельчителе; подачу шихты в реактор и пиролиз при температуре пиролиза резины с образованием парогазовых продуктов и твердого остатка; непрерывное удаление газообразных продуктов пиролиза из реактора с последующей конденсацией жидких продуктов в колонну конденсации жидких фракций, выгрузку из реактора твердого остатка и его охлаждение; подачу охлажденного остатка в дробилку; грубое дробление твердого остатка; удаление металла из дробленого твердого остатка в магнитном сепараторе. Согласно изобретению перед механическим дроблением из утилизированных шин удаляют металлические бортовые кольца; перед подачей шихты в реактор в шихту вводят ингибитор коксообразования в количестве 3-20% от массы шихты и состоящий из твердого компонента ингибитора коксообразования, представляющего собой любое сочетание термопластичных линейных полимеров из группы полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол и жидкого компонента ингибитора коксообразования - полиметилсилоксана в количестве 0,5-1,0% от массы ингибитора; пиролиз исходной шихты в реакторе ведут при температуре пиролиза от 350°С в основной рабочей зоне реактора до 600°С на выходе из реактора; удаление металла из дробленого твердого остатка в магнитном сепараторе выполняют до содержания металла не более 0,1% от общей массы твердого остатка, после чего выполняют обработку и активирование твердого остатка перегретым паром при температуре 250-350°С в паровой камере и измельчают активированный твердый остаток на вихревой мельнице; осуществляют двухступенчатую классификацию твердого остатка на воздушно-проходном сепараторе, из которого мелкую фракцию направляют на дальнейшую тонкую классификацию в электро-масс-классификатор, а крупную фракцию - отсев направляют в бункер и далее или в термопечь, в которой удаляют остаточный углерод и получают дополнительный продукт - минеральный компонент, или направляют на повторное измельчение в вихревую мельницу, где разделяют мелкую фракцию твердого остатка в электро-масс-классификаторе на фракцию F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) и фракцию F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм); возвращают порошок твердого остатка фракции F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм) из электро-масс-классификатора на повторное тонкое измельчение на вихревой мельнице; порошок фракции F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) из электро-масс-классификатора направляют в бункер-накопитель и далее в аппарат фасовки или гранулятор. Далее расфасованный продукт отправляют потребителю или на склад. Технический результат: получение углеродсодержащего материала из утилизируемых шин и/или резинотехнических изделий, пригодного в производстве новых шин и/или резинотехнических изделий.The invention relates to the field of processing raw materials from rubber-containing products, mainly recycled tires. A method for producing carbon-containing material from recycled tires and/or rubber products, including mechanical crushing of raw materials from recycled tires and/or rubber products in a grinder; feeding the mixture into the reactor and pyrolysis at the temperature of rubber pyrolysis with the formation of gas-vapor products and a solid residue; continuous removal of gaseous pyrolysis products from the reactor with subsequent condensation of liquid products in the liquid fractions condensation column, unloading of the solid residue from the reactor and its cooling; supply of the cooled residue to the crusher; coarse crushing of the solid residue; removal of metal from the crushed solid residue in a magnetic separator. According to the invention, metal bead rings are removed from scrap tires before mechanical crushing; before the charge is fed into the reactor, a coking inhibitor is introduced into the charge in an amount of 3-20% by weight of the charge and consisting of a solid component of the coke formation inhibitor, which is any combination of thermoplastic linear polymers from the group of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene and a liquid component of the coke formation inhibitor - polymethylsiloxane in the amount of 0.5-1.0% by weight of the inhibitor; pyrolysis of the initial mixture in the reactor is carried out at a pyrolysis temperature of 350°C in the main working zone of the reactor to 600°C at the outlet of the reactor; removal of metal from the crushed solid residue in a magnetic separator is performed until the metal content is not more than 0.1% of the total mass of the solid residue, after which the solid residue is processed and activated with superheated steam at a temperature of 250-350 ° C in a steam chamber and the activated solid residue is crushed on a vortex mill; a two-stage classification of the solid residue is carried out on an air-through separator, from which the fine fraction is sent for further fine classification in the electro-mass classifier, and the coarse fraction - screenings is sent to the hopper and further or to the thermal furnace, in which residual carbon is removed and an additional product is obtained - the mineral component, or sent for re-grinding in a vortex mill, where a fine fraction of the solid residue is separated in an electro-mass classifier into an F1 fraction less than 45 μm (F1 <45 μm) and a F2 fraction greater than 45 μm (F2 > 45 μm); return the powder of the solid residue fraction F2 greater than 45 μm (F2 >45 μm) from the electro-mass classifier for re-fine grinding in a vortex mill; powder fraction F1 less than 45 microns (F1 <45 microns) from the electro-mass classifier is sent to the storage hopper and then to the packaging machine or granulator. Next, the packaged product is sent to the consumer or to the warehouse. EFFECT: obtaining a carbon-containing material from recycled tires and/or rubber products suitable for the production of new tires and/or rubber products.

040046 В1040046 B1

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области переработки сырья из резиносодержащих изделий и может быть использовано при утилизации изношенных автомобильных шин или других резинотехнических изделий с получением углеродсодержащего материала и других продуктов.The invention relates to the field of processing raw materials from rubber-containing products and can be used in the recycling of worn tires or other rubber products to obtain a carbon-containing material and other products.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Значительную долю продуктов человеческой деятельности, загрязняющих окружающую среду, составляют изношенные автомобильные шины и различные резинотехнические изделия.A significant proportion of the products of human activity that pollute the environment are worn tires and various rubber products.

Утилизация вторичного сырья является важным направлением снижения загрязнения окружающей среды и источником вторичного сырья для нового производства.Recycling of secondary raw materials is an important direction in reducing environmental pollution and a source of secondary raw materials for new production.

Значительным источником такого сырья являются изделия из резины, в том числе изношенные шины, составляют около 90% от всего объема данного вида вторичного сырья.A significant source of such raw materials are rubber products, including used tires, which account for about 90% of the total volume of this type of secondary raw materials.

Однако те свойства шин, которые обеспечивают их долговечность и безопасность в процессе эксплуатации, делают изношенные шины исключительно сложным объектом для утилизации.However, the properties of tires that ensure their durability and safety during operation make worn-out tires extremely difficult to recycle.

Широкое распространение получила утилизация автомобильных шин и других резинотехнических изделий по технологии пиролиза с образованием газообразных продуктов и твердого остатка.The recycling of car tires and other rubber products using pyrolysis technology with the formation of gaseous products and a solid residue has become widespread.

Газообразные продукты пиролиза применяются в качестве энергоносителя, а твердый углеродистый остаток, составляющий до 30% веса шины, является чаще всего вторичным мусором.The gaseous pyrolysis products are used as an energy carrier, and the solid carbon residue, which makes up to 30% of the weight of the tire, is most often secondary waste.

Таким образом, экологически важной и экономически актуальной проблемой, является создание эффективной технологии переработки, при которой из твердого остатка пиролиза может быть получен углеродсодержащий материал, пригодный для вторичного использования при производстве новых автомобильных шин.Thus, an environmentally important and economically urgent problem is the creation of an efficient processing technology, in which a carbon-containing material suitable for recycling in the production of new car tires can be obtained from the solid residue of pyrolysis.

Известен способ извлечения сажи и углеводородов из использованных шин, включающий расщепление шин на фрагменты менее 1,5 дюйма; пиролиз фрагментов в реакционном сосуде для пиролиза при температуре от 750 до 1800°F и в ограниченных кислородом парах углеводородов при давлении от 1 до 20 PSIA в течение 90 мин для получения твердой фазы и паровой фазы; получение отдельного высококипящего технологического потока конденсата из части указанной паровой фазы в указанном реакционном сосуде; перегонку части указанного конденсата обратно в указанные фрагменты; фракционирование второй части указанной паровой фазы для получения пиролизного масла и газа; обработка твердой фазы после ее выхода из реакционного сосуда для пиролиза включает в себя дробление в струйной мельнице с потоком подаваемого воздуха; пропускание воздушного потока, выходящего из мельницы, через механический сепаратор для получения потока отходов мусорных частиц и потока воздуха, содержащего частицы сажи; пропускание потока воздуха с частицами сажи через циклонный сепаратор для удаления 8090% относительно крупных частиц сажи и для получения потока воздуха тонкого продукта, содержащего относительно более мелкие частицы сажи [Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires US 4250158 A (INTENCO INC) (US) C01B 31/02; C09C 1/48; 10.02.1981] [1].A known method of extracting soot and hydrocarbons from used tires, including splitting tires into fragments of less than 1.5 inches; pyrolyzing the fragments in a pyrolysis reaction vessel at 750 to 1800°F and in oxygen-limited hydrocarbon vapor at 1 to 20 PSIA for 90 minutes to produce a solid phase and a vapor phase; obtaining a separate high-boiling condensate process stream from a portion of said vapor phase in said reaction vessel; distilling a portion of said condensate back into said fragments; fractionating the second part of the specified vapor phase to obtain pyrolysis oil and gas; treatment of the solid phase after it exits the pyrolysis reaction vessel includes crushing in a jet mill with a stream of supplied air; passing the air stream exiting the mill through a mechanical separator to obtain a waste stream of debris particles and an air stream containing soot particles; passing an air stream with soot particles through a cyclone separator to remove 80-90% of relatively large soot particles and to obtain a fine product air stream containing relatively fine soot particles [Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires US 4250158 A (INTENCO INC) ( US) C01B 31/02; C09C 1/48; February 10, 1981] [1].

Известен способ изготовления сажи и углеводородов из изношенных шин, включающий разрезание шин на фрагменты; пиролиз фрагментов в реакционном сосуде пиролиза при температуре и давлении и времени реакции, достаточных для того, чтобы фрагменты диссоциировали в парообразную фазу и твердую фазу; рециркуляцию части твердой фазы обратно в реактор; указанную стадию пиролиза, включающую косвенное, внутреннее нагревание фрагментов в реакционном сосуде с расплавленной солью; получение сажи из твердой фазы и обработку указанной паровой фазы для получения углеводородов [Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires US 4284616 A (INTENCO INC) (US) C01B 31/02; C01B 31/00; C09C 1/48; 18.08.1981] [2].A known method of making soot and hydrocarbons from used tires, including cutting the tires into fragments; pyrolyzing the fragments in a pyrolysis reaction vessel at a temperature and pressure and a reaction time sufficient for the fragments to dissociate into a vapor phase and a solid phase; recycling part of the solid phase back to the reactor; the specified stage of pyrolysis, including indirect, internal heating of the fragments in the reaction vessel with molten salt; obtaining soot from the solid phase and processing said vapor phase to produce hydrocarbons [Process for recovering carbon black and hydrocarbons from used tires US 4284616 A (INTENCO INC) (US) C01B 31/02; C01B 31/00; C09C 1/48; 18.08.1981] [2].

Недостатком известных способов является то, что полученный в процессе переработки углеродсодержащий материал имеет низкую активность поверхности и его нельзя использовать в качестве наполнителя при производстве новых шин.The disadvantage of the known methods is that the carbon-containing material obtained during processing has a low surface activity and cannot be used as a filler in the production of new tires.

Кроме того, он имеет много негативно влияющих примесей.In addition, it has many negatively affecting impurities.

Использование такого материала в качестве наполнителя не обеспечивает новым шинам требуемых прочностных и эксплуатационных свойств.The use of such material as a filler does not provide new tires with the required strength and performance properties.

Наиболее близким по назначению, технической сути и достигаемому результату является способ получения углеродсодержащего материала из утилизируемых шин и/или резинотехнических изделий, включающий механическое дробление утилизированных шин и/или резинотехнических изделий в измельчителе и получение шихты;The closest in purpose, technical essence and the achieved result is a method for obtaining carbon-containing material from recycled tires and/or rubber products, including mechanical crushing of recycled tires and/or rubber products in a grinder and obtaining a charge;

подачу шихты дробленных элементов шин в реактор и пиролиз с образованием газообразных продуктов и твердого остатка;supplying a charge of crushed tire elements to the reactor and pyrolysis with the formation of gaseous products and a solid residue;

непрерывное удаление газообразных продуктов пиролиза из реактора с последующей конденсацией жидких продуктов в колонну конденсации жидких фракций, выгрузку из реактора твердого остатка и охлаждение его в бункере-охладителе;continuous removal of gaseous pyrolysis products from the reactor with subsequent condensation of liquid products in the liquid fractions condensation column, unloading of the solid residue from the reactor and its cooling in the bunker-cooler;

грубое дробление твердого остатка в дробилке с последующим удалением металла в магнитном сепараторе Apparatus and method for recovering marketable products from scrap rubber US 7416641 B2 (DENISON GILBERT W (US); FEDERAL RECYCLING TECHNOLOGY, INC (US)) C10B 21/20; 26.08.2008] [3].coarse crushing of the solid residue in a crusher followed by metal removal in a magnetic separator Apparatus and method for recovering marketable products from scrap rubber US 7416641 B2 (DENISON GILBERT W (US); FEDERAL RECYCLING TECHNOLOGY, INC (US)) C10B 21/20; 26.08.2008] [3].

- 1 040046- 1 040046

В известном способе [3] для переработки твердого остатка пиролиза и получения углеродсодержащего материала, неочищенный технический углерод после пиролиза измельчают в струйной мельнице и очищают в пневматической системе.In the known method [3] for processing the solid residue of pyrolysis and obtaining a carbon-containing material, the crude carbon black after pyrolysis is crushed in a jet mill and cleaned in a pneumatic system.

Недостатком известного способа является то, что полученный углеродсодержащий материал имеет низкую активность поверхности и содержит большое количество примесей, что исключает использование полученного углеродсодержащего материала в качестве наполнителя при производстве новых автомобильных шин, так как будет снижать их прочностные и эксплуатационные характеристики.The disadvantage of the known method is that the obtained carbon-containing material has a low surface activity and contains a large amount of impurities, which excludes the use of the obtained carbon-containing material as a filler in the production of new car tires, as it will reduce their strength and performance characteristics.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого способа переработки утилизированных шин и/или резинотехнических изделий, применение которого позволило бы исключить вредные примеси, повысить активность поверхности полученного углеродсодержащего материала, что позволит использовать полученный углеродсодержащий материал в качестве наполнителя при производстве новых автомобильных шин.The present invention is based on the task of creating such a method for processing recycled tires and / or rubber products, the use of which would eliminate harmful impurities, increase the surface activity of the obtained carbon-containing material, which would allow the use of the obtained carbon-containing material as a filler in the production of new car tires.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения углеродсодержащего материала из утилизируемых шин и/или резинотехнических изделий, включающем механическое дробление утилизированных шин и/или резинотехнических изделий в измельчителе и получение шихты;The problem is solved by the fact that in the method of obtaining carbon-containing material from recycled tires and/or rubber products, including mechanical crushing of recycled tires and/or rubber products in a grinder and obtaining a mixture;

подачу шихты в реактор и пиролиз с образованием газообразных продуктов и твердого остатка;feeding the charge into the reactor and pyrolysis with the formation of gaseous products and a solid residue;

непрерывное удаление газообразных продуктов из реактора с последующей конденсацией жидких продуктов в колонну конденсации жидких фракций, выгрузку из реактора твердого остатка и его охлаждение;continuous removal of gaseous products from the reactor with subsequent condensation of liquid products in the liquid fractions condensation column, unloading of the solid residue from the reactor and its cooling;

грубое дробление твердого остатка в дробилке и удаление металла в магнитном сепараторе согласно изобретению, перед механическим дроблением из утилизированных шин удаляют металлические бортовые кольца;coarse crushing of the solid residue in the crusher and metal removal in the magnetic separator according to the invention, metal bead rings are removed from the recycled tires before mechanical crushing;

перед подачей шихты в реактор в нее вводят ингибитор коксообразования в количестве 3-20% от массы шихты, состоящий из твердого компонента, представляющего собой любое сочетание термопластичных линейных полимеров из группы полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол и жидкого компонента - полиметилсилоксана в количестве 0,5-1,0% от массы ингибитора, пиролиз шихты в реакторе ведут при температуре от 350°С в основной рабочей зоне до 600°С на выходе из реактора;before feeding the charge into the reactor, an inhibitor of coke formation is introduced into it in an amount of 3-20% by weight of the charge, consisting of a solid component, which is any combination of thermoplastic linear polymers from the group of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene and a liquid component - polymethylsiloxane in an amount of 0, 5-1.0% by weight of the inhibitor, the pyrolysis of the mixture in the reactor is carried out at a temperature of 350°C in the main working area to 600°C at the outlet of the reactor;

удаление металла из дробленого твердого остатка выполняют до содержания металла не более 0,1% от общей массы твердого остатка, затем выполняют обработку и активирование твердого остатка перегретым паром при температуре 250-350°С в паровой камере и измельчают активированный твердый остаток в вихревой мельнице;removal of metal from the crushed solid residue is carried out until the metal content is not more than 0.1% of the total mass of the solid residue, then the solid residue is processed and activated with superheated steam at a temperature of 250-350°C in a steam chamber and the activated solid residue is crushed in a vortex mill;

производят двухступенчатую классификацию твердого остатка на воздушно-проходном сепараторе, из которого мелкую фракцию направляют на дальнейшую тонкую классификацию в электро-массклассификатор, а крупную фракцию - отсев направляют в бункер и далее в термопечь, где удаляют остаточный углерод и получают дополнительный целевой продукт - минеральный компонент, или на повторное измельчение в вихревую мельницу, а разделение мелкой фракции твердого остатка производят в электро-масс-классификаторе на фракцию F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) и фракцию F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм);a two-stage classification of the solid residue is carried out on an air-through separator, from which the fine fraction is sent for further fine classification to the electro-mass classifier, and the coarse fraction - screenings - is sent to the hopper and then to the thermal furnace, where residual carbon is removed and an additional target product is obtained - the mineral component , or for re-grinding in a vortex mill, and the separation of the fine fraction of the solid residue is carried out in an electro-mass classifier into an F1 fraction less than 45 μm (F1 <45 μm) and a F2 fraction greater than 45 μm (F2 > 45 μm);

возвращают порошок твердого остатка фракции F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм) из электро-массклассификатора на повторное тонкое измельчение на вихревой мельнице;return the powder of the solid residue fraction F2 more than 45 μm (F2 >45 μm) from the electro-mass classifier for re-fine grinding in a vortex mill;

порошок фракции F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) из электро-масс-классификатора направляют в бункер-накопитель.powder fraction F1 less than 45 microns (F1 <45 microns) from the electro-mass classifier is sent to the storage hopper.

Полученный путем усовершенствования подготовки шихты, оптимизации процессов пиролиза и удаления металла из дробленого твердого остатка, оптимизации комплекса технологических операций по окончательной переработке твердого остатка путем его активации, тонкого измельчения, классификации и удаления металлических примесей позволяет получить углеродсодержащий материал с высоким уровнем активности поверхности и минимизировать содержание в нем вредных примесей, что в свою очередь позволяет использовать его в качестве наполнителя при производстве новых автомобильных шин, так как обеспечивает требуемый уровень их прочностных и эксплуатационных характеристик.Obtained by improving the preparation of the charge, optimizing the processes of pyrolysis and removing metal from the crushed solid residue, optimizing the complex of technological operations for the final processing of the solid residue by activating it, fine grinding, classifying and removing metal impurities, it makes it possible to obtain a carbon-containing material with a high level of surface activity and minimize the content it contains harmful impurities, which in turn allows it to be used as a filler in the production of new car tires, as it provides the required level of their strength and performance characteristics.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием его осуществления со ссылками на чертеж, на котором представлена схема установки для получения углеродсодержащего материала, которая содержитIn the following, the invention is explained by a detailed description of its implementation with reference to the drawing, which shows a diagram of an installation for producing a carbonaceous material, which contains

- станок удаления бортовых колец шин,- tire bead removal machine,

- измельчитель,- grinder,

- бункер твердого компонента ингибитора,- hopper of the solid component of the inhibitor,

- дозатор твёрдого компонента ингибитора,- dispenser of the solid component of the inhibitor,

- бункер жидкого компонента ингибитора,- the hopper of the liquid component of the inhibitor,

- насос-дозатор жидкого компонента ингибитора,- dosing pump for the inhibitor liquid component,

- 2 040046- 2 040046

- транспортер,- conveyor,

- реактор пиролиза,- pyrolysis reactor,

- колонна конденсации жидких фракций,- liquid fraction condensation column,

- бункер жидких фракций,- bunker of liquid fractions,

- (шлюз-дозатор) твердого остатка пиролиза,- (sluice-dispenser) of the solid residue of pyrolysis,

- бункер-охладитель,- bunker-cooler,

- транспортер,- conveyor,

- дробилка,- crusher,

- сепаратор магнитный,- magnetic separator,

- бункер-накопитель металла,- metal storage bin,

- определитель металла,- metal detector,

- паровая камера,- steam chamber

- мельница вихревая,- vortex mill,

- сепаратор воздушно-проходной,- air passage separator,

- бункер (отсев),- bunker (screening out),

- электро-масс-классификатор,- electro-mass classifier,

- бункер-накопитель,- storage hopper,

- аппарат фасовки порошка углеродсодержащего материала,- apparatus for packing powder of carbonaceous material,

- гранулятор,- granulator,

- аппарат фасовки гранул углеродсодержащего материала,- apparatus for packing granules of carbonaceous material,

- термопечь.- thermal oven.

Способ получения углеродсодержащего материала из утилизируемых шин и/или резинотехнических изделий осуществляют следующим образом.The method of obtaining carbon-containing material from recyclable tires and/or rubber products is carried out as follows.

Из утилизированных шин удаляют металлические бортовые кольца на станке удаления бортовых колец 1, что исключает затраты на их дробление и удаление раздробленных частей.Metal bead rings are removed from recycled tires on the bead ring removal machine 1, which eliminates the cost of crushing them and removing crushed parts.

Затем утилизируемые шины и/или резинотехнические изделия подают в измельчитель 2 для получения шихты.Then the recyclable tires and/or rubber products are fed into the grinder 2 to obtain a charge.

В качестве измельчителя может быть использован промышленный шредер.An industrial shredder can be used as a shredder.

Также в измельчитель 2 из бункера 3 (твердого компонента ингибитора) подают через дозатор 4 твердый компонент ингибитора коксообразования.Also in the grinder 2 from the hopper 3 (the solid component of the inhibitor) is fed through the dispenser 4 solid component of the inhibitor of coke formation.

Измельченное резиносодержащее сырье и твердый компонент ингибитора коксообразования из измельчителя 2 подают в загрузочный бункер конвейера 7.The crushed rubber-containing raw material and the solid component of the coking inhibitor are fed from the grinder 2 into the feed hopper of the conveyor 7.

В загрузочный бункер конвейера 7 из бункера 5 жидкого компонента ингибитора через насосдозатор 6 подают жидкий компонент ингибитора коксообразования.The liquid component of the coke formation inhibitor is fed into the loading hopper of the conveyor 7 from the hopper 5 of the liquid component of the inhibitor through the dosing pump 6.

Ингибитор коксообразования составляет 3-20% от массы шихты и состоит из твердого и жидкого компонентов.The coking inhibitor is 3-20% by weight of the charge and consists of solid and liquid components.

Твердый компонент шихты представляет собой любое массовое сочетание термопластичных линейных полимеров из группы полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол.The solid component of the mixture is any mass combination of thermoplastic linear polymers from the group of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene.

Жидким компонентом является полиметилсилоксан в количестве 0,5-1,0% от общей массы ингибитора.The liquid component is polymethylsiloxane in the amount of 0.5-1.0% of the total weight of the inhibitor.

Применение ингибитора коксообразования позволяет значительно снизить или полностью исключить образование кокса на частицах углерода в процессе пиролиза в реакторе 8, что обеспечивает получение углеродсодержащего материала с высокой активностью поверхности.The use of a coking inhibitor makes it possible to significantly reduce or completely eliminate the formation of coke on carbon particles during pyrolysis in reactor 8, which ensures the production of a carbon-containing material with high surface activity.

Подготовленную шихту совместно с ингибитором коксообразования подают транспортером 7 в реактор 8 пиролиза.The prepared mixture together with the coke formation inhibitor is fed by the conveyor 7 to the pyrolysis reactor 8.

Пиролиз в реакторе 8 ведут при температуре от 350°С в основной рабочей зоне реактора и до 600°С на выходе из реактора.Pyrolysis in the reactor 8 is carried out at a temperature of 350°C in the main working zone of the reactor and up to 600°C at the outlet of the reactor.

Это обеспечивает эффективное термическое разложение шихты и получение твердого остатка с заданным содержанием летучих компонентов.This ensures efficient thermal decomposition of the mixture and obtaining a solid residue with a given content of volatile components.

В процессе пиролиза из реактора 8 непрерывно удаляют газообразные продукты с последующей конденсацией жидких продуктов в колонне 9.During pyrolysis, gaseous products are continuously removed from reactor 8, followed by condensation of liquid products in column 9.

Твердый остаток выгружают через шлюз-дозатор 11 и подают в бункер-охладитель 12, где он охлаждается до температуры окружающей среды.The solid residue is unloaded through the lock-dispenser 11 and served in the bunker-cooler 12, where it is cooled to ambient temperature.

Конденсат газообразных продуктов подают в бункер 10 жидкой фракции, а горючий газ подают в печь пиролиза реактора 8 для сжигания и поддержания оптимальной температуры пиролиза.The condensate of gaseous products is fed into the hopper 10 of the liquid fraction, and the combustible gas is fed into the pyrolysis furnace of the reactor 8 for combustion and maintaining the optimum pyrolysis temperature.

Из бункера-охладителя 12 охлаждения твердый остаток транспортером 13 подают в дробилку 14 на грубое его дробление до фракции 1-5 мм, а затем в магнитный сепаратор 15.From the cooling hopper 12, the solid residue is fed by the conveyor 13 to the crusher 14 for coarse crushing to a fraction of 1-5 mm, and then to the magnetic separator 15.

В магнитном сепараторе 15 удаляют металл из дробленого твердого остатка до содержания металла не более 0,1% от общей массы твердого остатка, а контроль количества металла в нем осуществляют с помощью определителя металла 17.In the magnetic separator 15, metal is removed from the crushed solid residue to a metal content of not more than 0.1% of the total mass of the solid residue, and the amount of metal in it is controlled using a metal detector 17.

Содержание металла более 0,1% от общей массы твердого остатка не позволит обеспечить резине, изготовленной с использованием такого углеродсодержащего материала, одного из ее нормируемых экс- 3 040046 плуатационных показателей - старение резины.The metal content of more than 0.1% of the total mass of the solid residue will not allow rubber made using such a carbon-containing material to provide one of its normalized performance indicators - rubber aging.

Из магнитного сепаратора 15 металл подают в бункер-накопитель 16, а дробленый твердый остаток подают в паровую камеру 18.From the magnetic separator 15, the metal is fed into the storage hopper 16, and the crushed solid residue is fed into the steam chamber 18.

В паровой камере 18 выполняют активирование твердого остатка перегретым паром при температуре 250-350°С.In the steam chamber 18, the solid residue is activated with superheated steam at a temperature of 250-350°C.

Это обеспечивает окончательную очистку поверхности и пор частиц углерода от оставшегося шлака, в результате чего увеличивается эффективная активная поверхность.This ensures the final cleaning of the surface and pores of carbon particles from the remaining slag, resulting in an increase in the effective active surface.

Затем активированный твердый остаток направляют на тонкое измельчение в вихревую мельницу 19, после чего тонкоизмельченный активированный твердый остаток подают на двухступенчатую классификацию в воздушно-проходной сепаратор 20.Then the activated solid residue is sent for fine grinding in a vortex mill 19, after which the finely divided activated solid residue is fed to a two-stage classification in an air-through separator 20.

Из воздушно-проходного сепаратора 20 мелкую и легкую фракцию направляют на тонкую классификацию в классификатор 22, а крупную и тяжелую фракцию направляют в бункер 21.From the air-through separator 20, the fine and light fraction is sent for fine classification to the classifier 22, and the large and heavy fraction is sent to the hopper 21.

Отсев из бункера 21 подают или в термопечь 27, в которой удаляют остаточный углерод и получают дополнительный целевой продукт - минеральный компонент, состоящий из окиси цинка (ZnO) и окиси кобальта (СО₂О₃), или на повторное тонкое измельчение (рециркуляцию) в вихревую мельницу 19.Screenings from the hopper 21 are fed either to the thermal furnace 27, in which residual carbon is removed and an additional target product is obtained - a mineral component consisting of zinc oxide (ZnO) and cobalt oxide (CO ₂ O ₃ ), or for repeated fine grinding (recirculation) in vortex mill 19.

После этого в электро-масс-классификаторе 22, производится окончательная тонкая классификация на фракцию F1 меньше 45 мкм (F1<45 мкм) и фракцию F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм).Thereafter, in the electro-mass classifier 22, a final fine classification is made into an F1 fraction less than 45 µm (F1<45 µm) and an F2 fraction greater than 45 µm (F2 >45 µm).

Опытным путем установлено, что наличие в углеродсодержащем материале частиц больше 45 мкм (F1 <45 мкм), не позволяет получать резины с необходимыми для производства шин прочностными характеристиками.It has been experimentally established that the presence of particles larger than 45 µm (F1 <45 µm) in a carbon-containing material does not make it possible to obtain rubber with the strength characteristics necessary for the production of tires.

Порошок твердого остатка фракции F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм) из электро-массклассификатора 22 возвращают на повторное тонкое измельчение (рециркуляцию) в вихревую мельницу 19.The powder of the solid residue of the fraction F2 more than 45 µm (F2 > 45 µm) from the electro-mass classifier 22 is returned for repeated fine grinding (recirculation) to the vortex mill 19.

Порошок твердого остатка фракции F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) - товарный углеродсодержащий материал подают в бункер-накопитель 23 и далее в гранулятор 25 и фасовочный аппарат 24 или в гранулятор 25, а затем в фасовочный аппарат 26.The powder of the solid residue fraction F1 is less than 45 microns (F1 <45 microns) - commercial carbon-containing material is fed into the 23 storage hopper and then into the 25 granulator and 24 filling machine or into the 25 granulator, and then into the 26 filling machine.

Расфасованный углеродсодержащий материал направляют потребителю или на склад.The packaged carbon-containing material is sent to the consumer or to the warehouse.

Пример осуществления изобретения.An example of the invention.

Из изношенных шин на специальном станке 1 удалялись бортовые кольца, после чего шины подавались в измельчитель (шредер) 2 для измельчения. Одновременно из бункера 3 в измельчитель 2 подавался через дозатор твердый компонент ингибитора в виде полиэтиленовых и полипропиленовых отходов из пленочных материалов в количестве 10-12% от общей измельченной массы.Bead rings were removed from worn tires on a special machine 1, after which the tires were fed into a grinder (shredder) 2 for grinding. At the same time, the solid component of the inhibitor in the form of polyethylene and polypropylene waste from film materials was fed from the hopper 3 into the grinder 2 through a dispenser in the amount of 10-12% of the total crushed mass.

Измельченная масса подавалась транспортером 7 в реактор 8 пиролиза, куда одновременно из бункера 5 через насос-дозатор 6 подавался жидкий полиметилсилоксан в количестве 1% от общего количества загруженных полиэтиленовых и полипропиленовых отходов.The crushed mass was fed by a conveyor 7 to the pyrolysis reactor 8, where liquid polymethylsiloxane was simultaneously supplied from the hopper 5 through a dosing pump 6 in an amount of 1% of the total amount of loaded polyethylene and polypropylene waste.

Подготовленная шихта посредством транспортера 7 подавалась во вращающийся и обогреваемый печными газами, реактор 8 пиролиза с двумя зонами обогрева.The prepared mixture was fed by conveyor 7 into a pyrolysis reactor 8, rotating and heated by furnace gases, with two heating zones.

В основной рабочей зоне реактора 8 поддерживалась температура 370°С, а на выходе из реактора 8 поддерживалась температура 600°С, что полностью обеспечило выделение жидких и газообразных продуктов пиролиза.The temperature of 370°C was maintained in the main working zone of the reactor 8, and the temperature of 600°C was maintained at the outlet of the reactor 8, which completely ensured the release of liquid and gaseous pyrolysis products.

В процессе пиролиза из реактора 8 непрерывно удаляли газообразные продукты с последующей конденсацией жидких продуктов в колонне 9 конденсации жидкости, а твердый остаток выгружали и через шлюз-дозатор 11 подавали на охлаждение в бункер-охладитель 12.In the process of pyrolysis, gaseous products were continuously removed from the reactor 8, followed by condensation of liquid products in the liquid condensation column 9, and the solid residue was unloaded and fed through the dosing lock 11 to the cooling hopper 12 for cooling.

Конденсат газообразных продуктов подавали в бункер 10 жидкой фракции, а горючий газ подавали в печь пиролиза реактора 8 для сжигания и поддержания оптимальной температуры пиролиза в реакторе 8.The condensate of gaseous products was fed into the hopper 10 of the liquid fraction, and the combustible gas was fed into the pyrolysis furnace of the reactor 8 for combustion and maintaining the optimal pyrolysis temperature in the reactor 8.

Далее твердый остаток пиролиза в бункере-охладителе 12 охлаждали до температуры 50°С, после чего транспортером 13 передавали в дробилку 14 на предварительное грубое дробление до размера частиц не более 5 мм и далее на двухступенчатый магнитный сепаратор 15 для удаления железа до нормируемого содержания (не более 0,1%), что контролировали с помощью определителя металла 17.Next, the solid residue of pyrolysis in the hopper-cooler 12 was cooled to a temperature of 50°C, after which the conveyor 13 was transferred to the crusher 14 for preliminary coarse crushing to a particle size of not more than 5 mm and then to a two-stage magnetic separator 15 to remove iron to a normalized content (not more than 0.1%), which was controlled using a metal detector 17.

Отделенная железосодержащая часть твердого остатка направлялась в бункер-накопитель 16 металла.The separated iron-containing part of the solid residue was sent to the storage bin 16 of the metal.

Далее углеродсодержащая часть твердого остатка обрабатывалась в паровой камере 18 в потоке перегретого пара с температурой 300°С, а затем охлаждалась до 40°С и подавалась в вихревую мельницу 19 для тонкого измельчения.Next, the carbon-containing part of the solid residue was processed in the steam chamber 18 in a stream of superheated steam with a temperature of 300°C, and then cooled to 40°C and fed into the vortex mill 19 for fine grinding.

После тонкого измельчения углеродсодержащий материал из вихревой мельницы 19 подавали в воздушно-проходной сепаратор 20, где частично удалялись тяжелые минеральные компоненты.After fine grinding, the carbonaceous material from the vortex mill 19 was fed into the air-through separator 20, where the heavy mineral components were partially removed.

Далее порошкообразный продукт поступал в электро-масс-классификатор 22, где проводилась окончательная тонкая классификация на фракцию F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) и фракцию F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм).Next, the powdered product entered the electro-mass classifier 22, where the final fine classification was carried out for the F1 fraction less than 45 μm (F1 <45 μm) and the F2 fraction greater than 45 μm (F2 >45 μm).

- 4 040046- 4 040046

Порошок твердого остатка фракции F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм) из электро-массклассификатора 22 возвращали на повторное тонкое измельчение (рециркуляцию) в вихревую мельницуThe powder of the solid residue of the fraction F2 more than 45 μm (F2 > 45 μm) from the electro-mass classifier 22 was returned for repeated fine grinding (recirculation) to the vortex mill

19.19.

В результате тонкой классификации в электро-масс-классификаторе 22 получали порошок твердого остатка фракции F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм).As a result of fine classification in the electro-mass classifier 22, a solid residue powder of an F1 fraction of less than 45 μm (F1 <45 μm) was obtained.

Таким образом, получают углеродсодержащий материал со средним размером частиц 5-10 мкм, который подают в бункер-накопитель 23 и далее на расфасовку в фасовочный аппарат 24 или в гранулятор 25.Thus, a carbon-containing material with an average particle size of 5-10 microns is obtained, which is fed into the storage hopper 23 and then for packaging into the packing machine 24 or into the granulator 25.

Расфасованный продукт поступает потребителю или на склад.The packaged product goes to the consumer or to the warehouse.

Показатели качества полученного углеродсодержащего материала опытных образцов по методикам ASTM составлялиThe quality indicators of the obtained carbon-containing material of prototypes according to ASTM methods were

число адсорбции йода, г/кг (Д1510) iodine adsorption number, g/kg (D1510) 78,4, 78.4, общая площадь адсорбции азота (NSA), м²/г (Д6566)total nitrogen adsorption area (NSA), m ² /g (D6566) 64,5, 64.5 удельная поверхность по ЦТ АБ, м²/г (Д3765)specific surface according to CT AB, m ² /g (D3765) 66,0, 66.0 число абсорбции масла, см³/100 г (Д2714)oil absorption number, cm ³ /100 g (D2714) 81,2, 81.2, сила окраски, ед. (Д3265) color strength, units (D3265) 60,1, 60.1 коэффициент пропускания толуольного экстракта, % (Д1618) transmittance of toluene extract, % (D1618) 98,0, 98.0 значение pH, ед. (Д1512) pH value, units (D1512) 8,9· 8.9

Результаты опытных физико-механических испытаний стандартной резины на основе бутадиенстирольного каучука SBR-1500, содержащей 40 мас.ч. полученного углеродсодержащего материала, составляли следующие значения:The results of experimental physical and mechanical tests of standard rubber based on styrene-butadiene rubber SBR-1500 containing 40 wt.h. obtained carbonaceous material were the following values:

условное напряжение при удлинении 300 %, Мпа conditional stress at 300% elongation, MPa 12,0, 12.0 условная прочность при растяжении, Мпа conditional tensile strength, MPa 18,0, 18.0 относительное удлинение, % relative extension, % 423, 423, сопротивление раздиру, кН/м tear resistance, kN/m 42, 42, твердость по Шору, усл. ед. Shore hardness, arb. units 60. 60.

Физико-механические показатели опытных образцов шинных каркасных резиновых смесей, содержащие стандартный технический углерод и полученный углеродсодержащий материал, показали практически одинаковые результаты.The physical and mechanical properties of prototypes of tire carcass rubber compounds containing standard carbon black and the obtained carbon-containing material showed almost the same results.

Приведенные сведения свидетельствуют о возможности промышленного применения предлагаемого способа получения углеродсодержащего материала из изношенных шин и/или резинотехнических изделий, при котором полученный углеродсодержащий материал может эффективно использоваться в качестве полной замены малоактивных марок и частичной замены полуактивных марок стандартного технического углерода при изготовлении новых шин и резинотехнических изделий.The above information indicates the possibility of industrial application of the proposed method for producing carbon-containing material from worn tires and/or rubber products, in which the obtained carbon-containing material can be effectively used as a complete replacement for low-active grades and partial replacement for semi-active grades of standard carbon black in the manufacture of new tires and rubber products. .

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ получения углеродсодержащего материала из утилизируемых шин и/или резинотехнических изделий, включающий механическое дробление утилизированных шин и/или резинотехнических изделий в измельчителе и получение шихты;A method for producing carbon-containing material from recycled tires and/or rubber products, including mechanical crushing of recycled tires and/or rubber products in a grinder and obtaining a charge; подачу шихты в реактор и пиролиз с образованием газообразных продуктов и твердого остатка;feeding the charge into the reactor and pyrolysis with the formation of gaseous products and a solid residue; непрерывное удаление газообразных продуктов из реактора с последующей конденсацией жидких продуктов в колонну конденсации жидких фракций, выгрузку из реактора твердого остатка и его охлаждение;continuous removal of gaseous products from the reactor with subsequent condensation of liquid products in the liquid fractions condensation column, unloading of the solid residue from the reactor and its cooling; грубое дробление твердого остатка в дробилке и удаление металла в магнитном сепараторе, отличающийся тем, что перед механическим дроблением из утилизированных шин удаляют металлические бортовые кольца;coarse crushing of the solid residue in the crusher and removal of metal in a magnetic separator, characterized in that metal bead rings are removed from the recycled tires before mechanical crushing; перед подачей шихты в реактор в нее вводят ингибитор коксообразования в количестве 3-20% от массы шихты, состоящий из твердого компонента, представляющего собой любое сочетание термопластичных линейных полимеров из группы полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол, и жидкого компонента - полиметилсилоксана в количестве 0,5-1,0% от массы ингибитора, пиролиз шихты в реакторе ведут при температуре от 350°С в основной рабочей зоне и до 600°С на выходе из реактора;before feeding the mixture into the reactor, an inhibitor of coke formation is introduced into it in an amount of 3-20% by weight of the mixture, consisting of a solid component, which is any combination of thermoplastic linear polymers from the group of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polystyrene, and a liquid component - polymethylsiloxane in an amount of 0 5-1.0% by weight of the inhibitor, the pyrolysis of the charge in the reactor is carried out at a temperature of 350°C in the main working area and up to 600°C at the outlet of the reactor; удаление металла из дробленого твердого остатка выполняют до содержания металла не более 0,1%removal of metal from the crushed solid residue is carried out until the metal content is not more than 0.1% - 5 040046 от общей массы твердого остатка, затем выполняют обработку и активирование твердого остатка перегретым паром при температуре 250-3 50°С в паровой камере и измельчают активированный твердый остаток в вихревой мельнице;- 5 040046 from the total mass of the solid residue, then the processing and activation of the solid residue is carried out with superheated steam at a temperature of 250-3 50 ° C in a steam chamber and the activated solid residue is crushed in a vortex mill; производят двухступенчатую классификацию твердого остатка на воздушно-проходном сепараторе, из которого мелкую фракцию направляют на дальнейшую тонкую классификацию в электро-массклассификатор, а крупную фракцию - отсев направляют в бункер и далее в термопечь, где удаляют остаточный углерод и получают дополнительный целевой продукт - минеральный компонент, или на повторное измельчение в вихревую мельницу, а разделение мелкой фракции твердого остатка производят в электро-масс-классификаторе на фракцию F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) и фракцию F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм);a two-stage classification of the solid residue is carried out on an air-through separator, from which the fine fraction is sent for further fine classification to the electro-mass classifier, and the coarse fraction - screenings - is sent to the hopper and then to the thermal furnace, where residual carbon is removed and an additional target product is obtained - the mineral component , or for re-grinding in a vortex mill, and the separation of the fine fraction of the solid residue is carried out in an electro-mass classifier into an F1 fraction less than 45 μm (F1 <45 μm) and a F2 fraction greater than 45 μm (F2 > 45 μm); возвращают порошок твердого остатка фракции F2 больше 45 мкм (F2 >45 мкм) из электро-массклассификатора на повторное тонкое измельчение на вихревой мельнице;return the powder of the solid residue fraction F2 more than 45 μm (F2 >45 μm) from the electro-mass classifier for re-fine grinding in a vortex mill; порошок фракции F1 меньше 45 мкм (F1 <45 мкм) из электро-масс-классификатора направляют в бункер-накопитель.powder fraction F1 less than 45 microns (F1 <45 microns) from the electro-mass classifier is sent to the storage hopper.