RU2286998C2 - Method for utilization of used up tires - Google Patents
Method for utilization of used up tires Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286998C2 RU2286998C2 RU2004138065A RU2004138065A RU2286998C2 RU 2286998 C2 RU2286998 C2 RU 2286998C2 RU 2004138065 A RU2004138065 A RU 2004138065A RU 2004138065 A RU2004138065 A RU 2004138065A RU 2286998 C2 RU2286998 C2 RU 2286998C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rubber
- air
- crumb
- temperature
- tires
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для утилизации отработанных шин, а именно резиновой крошки, полученной путем измельчения шин.The invention is intended for the disposal of used tires, namely rubber crumbs obtained by grinding tires.
Постоянно увеличивающееся количество отработанных шин создает серьезные экологические проблемы. Одним из направлений утилизации резиновой крошки, получаемой путем измельчения из изношенных шин, является получение с ее использованием модифицированных битумных материалов, которые могут применяться в дорожном строительстве, для изоляционных покрытий и в других направлениях.The ever-increasing number of used tires creates serious environmental problems. One of the directions of utilization of rubber crumb obtained by grinding from worn tires is to obtain using it modified bitumen materials that can be used in road construction, for insulating coatings and in other directions.
Известно использование мелкодисперсной резиновой крошки как добавки к дорожным битумам. Сущность метода заключается во введении резиновой крошки в жидкий битум и эффективной гомогенизации системы при температурах 150-250°С. [Б.Г.Печеный. Битумы и битумные композиции. М., Химия. 1990. С.119; Патент РФ 2164927].It is known to use finely divided crumb rubber as an additive to road bitumen. The essence of the method is the introduction of crumb rubber into liquid bitumen and the effective homogenization of the system at temperatures of 150-250 ° C. [B.G. Pecheny. Bitumens and bitumen compositions. M., Chemistry. 1990. P.119; RF patent 2164927].
Недостатками метода, которые обусловливают небольшие масштабы его использования, являются необходимость применения мелкодисперсной резиновой крошки, имеющей высокую стоимость, а также сильное влияние на свойства композиции режимов гомогенизации и характеристик исходной крошки. В температурном интервале 150-250°С идут как процессы набухания и пластификации резины, так и ее частичной деструкции. Соотношение этих процессов и, следовательно, свойства конечного продукта зависят от многих факторов и трудно регулируются.The disadvantages of the method, which determine the small scale of its use, are the need to use finely divided rubber crumb, which has a high cost, as well as a strong influence on the composition properties of the homogenization regimes and the characteristics of the initial crumb. In the temperature range of 150-250 ° C there are both processes of swelling and plasticization of rubber, and its partial destruction. The ratio of these processes and, consequently, the properties of the final product depend on many factors and are difficult to control.
Известны способы утилизации резиновой крошки с получением битумных материалов, в которых отработанная резина термически деполимеризуется в высококипящих нефтяных продуктах при повышенных температурах до 454°С, по аналогии с процессом ожижения углей [US 4211576]. В патенте [GB 2024245] термическое растворение резиновой крошки проводится при температурах 100-500°С в нефтяных остатках с целью получения исходного сырья для процесса коксования.Known methods for recycling rubber crumbs to produce bitumen materials in which spent rubber is thermally depolymerized in high boiling oil products at elevated temperatures up to 454 ° C, by analogy with the process of liquefying coal [US 4211576]. In the patent [GB 2024245], thermal dissolution of rubber crumb is carried out at temperatures of 100-500 ° C in oil residues in order to obtain feedstock for the coking process.
Существенным признаком этих патентов, общим с признаками предлагаемого изобретения, является термическая обработка резиновой крошки в высококипящих продуктах при повышенных температурах, т.е. в условиях, при которых обеспечивается полная деполимеризация и растворение каучуковой составляющей шин в растворителе.An essential feature of these patents, common with the features of the present invention, is the thermal treatment of crumb rubber in high-boiling products at elevated temperatures, i.e. under conditions under which complete depolymerization and dissolution of the rubber component of the tire in a solvent is ensured.
К недостаткам этих способов относятся необходимость использования высоких температур и получение продукта растворения шин в маслах, который является промежуточным продуктом для получения товарной продукции либо смешением с битумом [US 4211576], либо последующим коксованием [GB 2024245].The disadvantages of these methods include the need to use high temperatures and to obtain a product of dissolving tires in oils, which is an intermediate product to obtain marketable products either by mixing with bitumen [US 4211576], or subsequent coking [GB 2024245].
С целью получения хорошо гомогенизированных, стабильных при хранении битумных материалов используется обработка смесей тяжелых нефтяных остатков и резиновой крошки воздухом. В способе [WO 9520623] получают модифицированный битум обработкой смеси тяжелых нефтяных остатков и резиновой крошки при температурах не выше 252°С (485 F) воздухом в течение 2-8 часов. Расход воздуха составляет 45 м3/т смеси·час, максимум 57 м3/т смеси·час, отношение резиновая крошка: растворитель 1-27:99-63. Может использоваться резиновая крошка крупностью 200-20 меш, т.е. не более 0,83 мм. Время процесса варьируется с целью получения битумного продукта нужного качества, который может использоваться для дорожного строительства или как изоляционный материал.In order to obtain well-homogenized, storage-stable bitumen materials, the processing of mixtures of heavy oil residues and crumb rubber with air is used. In the method of [WO 9520623], modified bitumen is obtained by treating a mixture of heavy oil residues and crumb rubber at temperatures no higher than 252 ° C (485 F) with air for 2-8 hours. Air consumption is 45 m 3 / t of mixture · hour, maximum 57 m 3 / t of mixture · hour, the ratio of crumb rubber: solvent 1-27: 99-63. Rubber crumb with a size of 200-20 mesh, i.e. no more than 0,83 mm. The process time varies in order to obtain a bitumen product of the desired quality, which can be used for road construction or as an insulating material.
Существенными признаками этого способа, взятого за прототип, общими с предлагаемым изобретением являются: обработка воздухом смеси нефтяного продукта и резиновой крошки, использование в качестве нефтяного продукта тяжелых нефтяных остатков и получение в процессе товарного битумного продукта.The essential features of this method, taken as a prototype, common with the invention are: air treatment of a mixture of oil product and crumb rubber, the use of heavy oil residues as an oil product and the production of a bitumen product in the process.
Недостатком этого способа является необходимость использования в процессе мелкодисперсной резиновой крошки, полученной из отработанных шин, имеющей высокую стоимость.The disadvantage of this method is the need to use in the process of fine rubber crumbs obtained from waste tires, which has a high cost.
Задачи предлагаемого изобретенияThe objectives of the invention
1. Утилизация отработанных шин путем получения битумных продуктов из тяжелых нефтяных остатков и резиновой крошки, полученной из отработанных шин, крупностью 5-10 мм и более.1. Disposal of used tires by obtaining bituminous products from heavy oil residues and rubber crumb obtained from used tires with a particle size of 5-10 mm or more.
2. Получение битумных материалов с адгезией к мрамору и граниту 100%, а также с пониженной температурной зависимостью показателя "пенетрация" для обеспечения их большей эксплуатационной устойчивости к перепадам температур.2. Obtaining bitumen materials with adhesion to marble and granite 100%, as well as with a reduced temperature dependence of the penetration index to ensure their greater operational stability to temperature extremes.
Задачи решаются за счет того, что смесь нефтяного остатка с резиновой крошкой, полученной из отработанных шин, при соотношении резиновая крошка:нефтяной остаток 10:90-40:60 обрабатывается воздухом в интервале температур 250-280°С в одностадийном или двухстадийном процессе. В одностадийном процессе проводится обработка смеси воздухом в интервале температур 250-300°С, предпочтительно при 260-270°С, в течение 1-8 часов. В двухстадийном процессе смесь подвергается термической обработке в интервале температур 280-320°С, предпочтительно при 300-310°С, в течение 0,5-1 часа и затем обрабатывается воздухом в интервале температур 230-270°С в течение 1-6 часов.The tasks are solved due to the fact that a mixture of oil residue with rubber crumb obtained from used tires, with a ratio of rubber crumb: oil residue 10: 90-40: 60, is treated with air in the temperature range 250-280 ° C in a one-stage or two-stage process. In a one-step process, the mixture is treated with air in the temperature range of 250-300 ° C, preferably at 260-270 ° C, for 1-8 hours. In a two-stage process, the mixture is subjected to heat treatment in the temperature range of 280-320 ° C, preferably at 300-310 ° C, for 0.5-1 hours and then treated with air in the temperature range of 230-270 ° C for 1-6 hours .
Как показано обработкой продукта процесса растворителем, тетрагидрофураном, в заявляемых условиях происходит полная деструкция макромолекулярной трехмерной структуры резины и продукт реакции представляет собой тонкодисперсную суспензию нерастворимого в тетрагидрофуране наполнителя шинной резины, сажи и неорганических добавок в гомогенном растворителе, состоящем из продуктов совместного окисления гудрона и соединений, полученных при термическом сольволизе резины. Степень конверсии резиновой крошки в растворимые продукты составляет 65-70 вес.%. Проведение процесса в условиях, обеспечивающих полное термическое растворение каучуковой составляющей шинной резины, позволяет использовать в качестве сырья дешевую крупную крошку (в примерах использовалась резиновая крошка крупностью 5-10 мм, можно ожидать тождественных результатов и для более крупной крошки). Полученные битумные композиции, модифицированные тонкодисперсной сажей, приобретают вследствие структурирующего влияния последней новые полезные свойства, в частности, битумы имеют пониженную температурную зависимость показателя "пенетрация".As shown by treating the process product with a solvent, tetrahydrofuran, under the claimed conditions, the macromolecular three-dimensional structure of rubber is completely degraded and the reaction product is a finely dispersed suspension of tire rubber, carbon black and inorganic additives insoluble in tetrahydrofuran in a homogeneous solvent consisting of the products of joint oxidation of gron obtained by thermal solvolysis of rubber. The degree of conversion of rubber crumb to soluble products is 65-70 wt.%. Carrying out the process under conditions providing complete thermal dissolution of the rubber component of tire rubber allows the use of cheap large crumb as raw materials (in the examples, rubber crumb with a grain size of 5-10 mm was used, identical results can be expected for larger crumb). The resulting bitumen compositions modified with fine soot acquire new useful properties due to the structural effect of the latter, in particular, bitumen has a reduced temperature dependence of the penetration index.
Рекомендуемые условия процесса установлены опытным путем, а также определяются нижеизложенными представлениями о процессе.Recommended process conditions are established empirically, and are also determined by the following ideas about the process.
При обработке смеси нефтяного остатка и резиновой крошки воздухом при температуре ниже 250°С и термообработке при температуре ниже 280°С не происходит полного растворения каучуковой составляющей шинной резины, что является необходимым условием эффективности предлагаемого способа.When processing a mixture of oil residue and crumb rubber with air at a temperature below 250 ° C and heat treatment at a temperature below 280 ° C, the rubber component of tire rubber does not completely dissolve, which is a necessary condition for the effectiveness of the proposed method.
Для двухстадийного процесса термообработка при температуре выше 320°С приводит к увеличению доли низкомолекулярных продуктов деструкции резины и росту потерь органических веществ с отработанным воздухом на второй стадии.For a two-stage process, heat treatment at temperatures above 320 ° C leads to an increase in the proportion of low molecular weight degradation products of rubber and an increase in the loss of organic substances with exhaust air in the second stage.
Верхние границы температур обработки воздухом определяются допустимым уровнем уноса органических соединений с отработанным воздухом, который при 300°С не превышает 1-2 вес.%.The upper temperature limits of air treatment are determined by the permissible level of entrainment of organic compounds with exhaust air, which at 300 ° C does not exceed 1-2 wt.%.
Осуществление процесса при содержании резиновой крошки в исходной смеси ниже 10% не эффективно с точки зрения переработки ее больших количеств, при содержании крошки более 40% трудно гомогенизировать исходную смесь и продукт процесса содержит повышенное количество твердого наполнителя резины, сажи, что затрудняет его непосредственное использование в качестве битумного материала.The implementation of the process when the content of rubber crumb in the initial mixture below 10% is not effective from the point of view of processing large quantities, when the content of crumbs is more than 40%, it is difficult to homogenize the initial mixture and the product contains an increased amount of solid rubber filler, soot, which makes it difficult to use it directly quality of bitumen material.
Продолжительность процесса или его стадий, так же как и расход воздуха, выбираются исходя из требований к характеристикам получаемого битумного продукта. Увеличение продолжительности обработки воздухом и его расхода приводят к росту температуры размягчения и соответствующим изменениям других характеристик продукта. Рекомендуемый расход воздуха может составлять от 80 до 300 м3/т смеси·час (предпочтительно 200-250 м3/т смеси·час).The duration of the process or its stages, as well as the air flow rate, are selected based on the requirements for the characteristics of the resulting bitumen product. An increase in the duration of air treatment and its consumption leads to an increase in the softening temperature and corresponding changes in other characteristics of the product. The recommended air flow rate can be from 80 to 300 m 3 / t of mixture · hour (preferably 200-250 m 3 / t of mixture · hour).
В качестве исходного сырья используются резиновая крошка или кусочки резины, полученные из отработанных автошин после отделения металлического корда, крупностью до 10 мм и более, и тяжелые нефтяные остатки: гудроны, асфальт пропановой деасфальтизации, остаток висбрекинга и другие нефтяные продукты, имеющие высокую температуру начала кипения.The raw materials used are rubber crumb or pieces of rubber obtained from used tires after separation of metal cord, fineness of 10 mm or more, and heavy oil residues: tar, propane deasphalting asphalt, visbreaking residue and other oil products having a high boiling point .
Процесс проводится при атмосферном давлении и массовом отношении резиновая крошка:нефтяной остаток 10:90-40:60.The process is carried out at atmospheric pressure and a mass ratio of rubber crumb: oil residue 10: 90-40: 60.
Заявляемый способ поясняется следующими примерами.The inventive method is illustrated by the following examples.
Пример 1. Смесь 71 г гудрона и 36 г резиновой крошки обрабатывают при 260°С в течение 1,5 часов воздухом. Расход воздуха 240 л/ час·кг.Example 1. A mixture of 71 g of tar and 36 g of rubber crumb is treated at 260 ° C. for 1.5 hours with air. Air consumption 240 l / h · kg.
Полученный продукт имеет следующие характеристики:The resulting product has the following characteristics:
- температура размягчения по "кольцу и шару" 43°С;- softening temperature in the "ring and ball" 43 ° C;
- пенетрация, 10-1 мм, 104 при 25°С и 52 при 0°С;- penetration, 10 -1 mm, 104 at 25 ° C and 52 at 0 ° C;
- отношение значений пенетрации при 25 и 0°С равно 2,0;- the ratio of penetration values at 25 and 0 ° C is 2.0;
- растяжимость (5 см/мин) 23 см при 25°С;- extensibility (5 cm / min) 23 cm at 25 ° C;
- адгезия к граниту и мрамору 100%.- adhesion to granite and marble 100%.
Содержание нерастворимых в тетрагидрофуране веществ (исчерпывающая экстракция в аппарате Сокслета) 12,6 вес.%.The content of substances insoluble in tetrahydrofuran (exhaustive extraction in the Soxhlet apparatus) is 12.6 wt.%.
Конверсия резиновой крошки в растворимые продукты 62,6 вес.%.The conversion of crumb rubber to soluble products 62.6 wt.%.
Пример 2. Смесь 73 г гудрона и 36 г резиновой крошки нагревают при перемешивании до 300°С и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут, затем обрабатывают в течение 2,5 часов воздухом при температуре 250-260°С. Расход воздуха 240 л/час·кг.Example 2. A mixture of 73 g of tar and 36 g of rubber crumb is heated with stirring to 300 ° C and maintained at this temperature for 30 minutes, then treated for 2.5 hours with air at a temperature of 250-260 ° C. Air consumption 240 l / h · kg.
Полученный продукт имеет следующие характеристики:The resulting product has the following characteristics:
- температура размягчения по "кольцу и шару" 50°С;- softening temperature in the "ring and ball" 50 ° C;
- пенетрация, 10-1 мм, 48 при 25°С и 33 при 0°С;- penetration, 10 -1 mm, 48 at 25 ° C and 33 at 0 ° C;
- отношение значений пенетрации при 25 и 0°С равно 1,45;- the ratio of penetration values at 25 and 0 ° C is 1.45;
- растяжимость (5 см/мин) 30 см при 25°С;- extensibility (5 cm / min) 30 cm at 25 ° C;
- адгезия к граниту и мрамору 100 %.- adhesion to granite and marble 100%.
Содержание нерастворимых в тетрагидрофуране веществ (исчерпывающая экстракция в аппарате Сокслета) 12,3 вес.%.The content of substances insoluble in tetrahydrofuran (exhaustive extraction in the Soxhlet apparatus) is 12.3 wt.%.
Конверсия резиновой крошки в растворимые продукты 62,8 вес.%.The conversion of crumb rubber to soluble products is 62.8 wt.%.
В примерах использовали резиновую крошку, не содержащую металлического корда, размером 5-10 мм, полученную измельчением отработанных шин.In the examples used rubber crumb, not containing a metal cord, size 5-10 mm, obtained by grinding used tires.
Поскольку особенностью предлагаемого изобретения является полное растворение каучуковой составляющей шин, можно ожидать положительных результатов при использовании более крупной крошки, что является предпочтительным с точки зрения экономики.Since the feature of the invention is the complete dissolution of the rubber component of the tires, one can expect positive results when using larger crumbs, which is preferable from the point of view of economics.
Исходный гудрон имел следующие характеристики:The initial tar had the following characteristics:
- температура размягчения по "кольцу и шару" 34°С;- softening temperature in the "ring and ball" 34 ° C;
- пенетрация, 10-1 мм, 177 при 25°С и 68 при 0°С;- penetration, 10 -1 mm, 177 at 25 ° C and 68 at 0 ° C;
- отношение значений пенетрации при 25 и 0°С равно 2,6;- the ratio of penetration values at 25 and 0 ° C is 2.6;
- растяжимость (5 см/мин) 65 см при 25°С.- extensibility (5 cm / min) 65 cm at 25 ° C.
Варьируя условия процесса, прежде всего длительность обработки, можно получать битумные материалы с различными значениями температуры размягчения и других характеристик, требуемых для их использования в качестве связующих материалов в дорожном строительстве, при изоляционных работах и в других областях.By varying the process conditions, first of all, the processing time, it is possible to obtain bituminous materials with various softening temperatures and other characteristics required for their use as binders in road construction, during insulation works and in other areas.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004138065A RU2286998C2 (en) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | Method for utilization of used up tires |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004138065A RU2286998C2 (en) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | Method for utilization of used up tires |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004138065A RU2004138065A (en) | 2006-06-10 |
| RU2286998C2 true RU2286998C2 (en) | 2006-11-10 |
Family
ID=36712298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004138065A RU2286998C2 (en) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | Method for utilization of used up tires |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2286998C2 (en) |
-
2004
- 2004-12-24 RU RU2004138065A patent/RU2286998C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004138065A (en) | 2006-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sienkiewicz et al. | The effect of tyre rubber grinding method on the rubber-asphalt binder properties | |
| US7811373B2 (en) | Incorporation of heat-treated recycled tire rubber in asphalt compositions | |
| CN100567399C (en) | A kind of rubber powder modified asphalt and working method thereof | |
| CA1052057A (en) | Asphalt composition, particularly for obtaining asphalt road surfaces, and method of producing this composition | |
| Xu et al. | The role of rejuvenators in embedded damage healing for asphalt pavement | |
| US20090283012A1 (en) | Addition of Spent Activated Carbon to Asphalt Compositions and to Coking Units as Feedstock or Quencher | |
| CN113462175B (en) | Modified recycled material and application thereof | |
| CN111433288A (en) | Process for modifying bitumen using oil with reduced Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) content obtained from pyrolysis of scrap tyres | |
| DomíNguez et al. | The use of waste polymers to modify bitumen | |
| Ishaq et al. | Pyrolysis of some whole plastics and plastics–coal mixtures | |
| Leite et al. | Interaction of asphalt with ground tire rubber | |
| CN103627192B (en) | A kind of modified pitch and preparation method thereof | |
| Geckil et al. | Evaluation of prina for use in asphalt modification | |
| US4278469A (en) | Process for repairing asphalt pavement | |
| US4358554A (en) | Process for repairing asphalt pavement | |
| US11459274B2 (en) | System and method for generating tire rubber asphalt | |
| EP2673314A1 (en) | Method for preparing cross-linked bitumen/polymer compositions by means of electromagnetic wave radiation | |
| RU2286998C2 (en) | Method for utilization of used up tires | |
| Nagurskyy et al. | Rubber Crumb Modified Bitumen Produced from Crude Oil Residuals of Ukrainian Deposits | |
| RU2394852C1 (en) | Method of processing rubber-containing wastes | |
| CA2417006C (en) | Process for preparing products containing mineral particles and asphaltenes-containing binder | |
| Kumar et al. | Effect of microwave pretreatment on characteristics of asphalt binders modified with scrap non-tire automotive rubber and waste derived pyrolytic oils after prolonged thermal storage | |
| Emelyanycheva et al. | The modification of road petroleum bitumen with petrochemical wastes and polymers | |
| Zhitov et al. | Bitumen-rubber composite binders for production of asphalt concretes | |
| RU2262519C1 (en) | Rubber-containing waste processing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101225 |