Способ переработки отработанных резиносодержащих изделий

 

Изобретение относится к химической переработке органических отходов, в частности к утилизации отработанных резиносодержащих изделий, и может быть использовано в металлургической промышленности. В способе переработки отработанных резиносодержащих изделий их измельчают, извлекают металлокорд. Полученную резиносодержащую крошку крупностью не более 2,5 мм подают в шихту на коксование с каменным углем в количестве 2-5% от массы шихты для получения металлургического кокса. При этом выход кокса повышается по классам крупности: +40 мм на 3-4%, +25 мм на 1,0-1,5%, повышается его механическая прочность по показателям: П₂₅ на 0,8-0,9%, П₁₀ на 0,2-0,4%. Выход химических продуктов коксования повышается на 0,9-1,1%. Способ позволяет получать металлургический кокс и увеличить выход ценных химических продуктов коксования: смолы и бензола, увеличивается выход более ценных классов крупности кокса, его прочность. 2 табл.

Изобретение относится к области химической переработки органических отходов, в частности к области утилизации отработанных резиносодержащих изделий, и может быть использовано в металлургической промышленности.

Известно использование в качестве заменителя кокса в доменной плавке отходов резинотехнических изделий - изношенных автомобильных покрышек, которые измельчают на куски весом 0,3-2,0 кг. Расход заменителя кокса равен 20-50% от массы чугуна, получаемого из одной подачи; куски покрышек загружают слоями между слоями флюсорудной части шихты и вышележащим слоем кокса в каждой подаче; реакционная способность резины должна быть 1,5-15 см³/г•с и должно соблюдаться равенство между количеством кислорода в оксидах железа рудной части шихты и углерода в заменителе кокса [Пат.России N 2074895. Аршанский М.Н., Волков Д.Н., Комратов Ю.С. и др. Способ доменной плавки. БИ. N 33, 1998] . Недостатки способа утилизации: сложность, нетехнологичность его реализации, ограниченность по реакционной способности, т.е. не все типы резиносодержащих изделий могут быть использованы, совершенно не используется химический потенциал резины, увеличиваются выбросы сажи и полициклических углеводородов в доменном газе при сжигании резины, имеет место науглероживание чугуна за счет повышенного выделения сажи и отрицательное влияние серы на качество чугуна.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ утилизации отходов резины методом пиролиза и сопиролиза с каменным углем. При высокотемпературном сопиролизе отходов резины с большим избытком угля при низкой скорости нагрева (3^oС/мин), соответствующей условиям коксования, получен отопительный кокс с выходом 70-75% с низкой зольностью и высокой реакционной способностью, используемый как бездымное топливо; углеводородные смеси с выходом 7-8% - заменители дефицитного мазута и газ с выходом 10-12% [Straka Pavel, Srogl San/Pyrolyza a kopyrolyza organickych odpadu. Cast//Uhli - rudy.- 1992.- 1, N 10.- с.351-355. - чеш. Реферативный журнал "Химия". N 9. 1999. 9П27. с.4-5]. Недостатки способа: производство только отопительного, но не металлургического кокса, его низкий выход; производство мазута, а не ценных ароматических продуктов, необходимость строительства специальных установок пиролиза и цехов по улавливанию химических продуктов пиролиза, т. е. высокие капитальные затраты и высокие эксплуатационные затраты из-за необходимости сбора и транспортирования резинотехнических отходов на большие расстояния.

Задачей предложенного изобретения является утилизация отходов отработанных резиносодержащих изделий в шихте на коксование с целью повышения качества и выхода металлургического кокса и химических продуктов коксования.

Предлагается способ переработки отработанных резиносодержащих изделий, включающий их измельчение, извлечение металлосодержащего каркаса, отличающийся тем, что резиносодержащая крошка крупностью 0-2,5 мм подается в шихту на коксование с каменным углем в количестве 2-5% от массы шихты, что увеличивает выход и качество металлургического кокса и химических продуктов коксования.

Технический результат, достигаемый с помощью предложенного способа, заключается в следующем: - более квалифицированно утилизируются резиносодержащие отходы с получением ценных химических продуктов и металлургического кокса; - повышается выход и качество металлургического кокса; - увеличивается выход коксохимического бензола и каменноугольной смолы; - квалифицированно и более эффективно очищаются отходящие газы от переработки отработанной резины совместно с продуктами коксования в цехах улавливания и переработки химических продуктов коксования; - перерабатываются все типы резиносодержащих изделий непосредственно на месте их наиболее массового образования на металлургических предприятиях (отработанные автопокрышки, транспортерные ленты и др.): - упрощается технология утилизации резиносодержащих отходов; - исключаются капитальные затраты на строительство установок по пиролизу резины, так как используется оборудование действующего коксохимического производства.

Проверка соответствия заявленного изобретения требованиям новизны проводилась с учетом всех опубликованных изобретений, технической и информационной литературы и др. источников. Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию изобретения "новизна".

Совокупность существенных признаков: гранулометрического состава резиновой крошки, ее определенного процентного содержания в шихте на коксование и непосредственно физико-химические свойства резины позволяют решить задачу ее квалифицированной масштабной утилизации с получением технического эффекта, заключающегося в улучшении прочностных свойств кокса, увеличении выхода ценных химических продуктов коксования. Это позволяет говорить о существенности отличий предложенного изобретения и удовлетворении его этому критерию.

Признаки, отличающие заявленный способ от прототипа, не были выявлены в других технических решениях при изучении данной области и обеспечивают заявленному решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Новый технический результат заявленного способа заключается в следующем: в комплексной крупномасштабной утилизации всех типов резиносодержащих отходов в действующем коксохимическом производстве; в повышении выхода и качества металлургического кокса и увеличении выхода ценных химических продуктов коксования - бензола, каменноугольной смолы.

Физико-химические характеристики резиновой крошки представлены в табл.1. В ней приведены основные свойства резиновой крошки с точки зрения возможности ее использования как компонента угольной шихты. Из данных табл.1 видно, что резиновая крошка представляет собой преимущественно углеводородный материал, содержащий 87-89% углерода. Эти данные, а также исследования, описанные в литературе, позволяют считать, что термическое разложение резины приводит к образованию углеводородных структур, химически совместимых с продуктами пиролиза угольного материала. Это делает возможным использование отходов резины как компонента угольной шихты в процессе высокотемпературного коксования.

Примеры, подтверждающие предложенный способ переработки резиносодержащих отходов в шихте на коксование, представлены в табл.2.

Испытания резиновой крошки в угольной шихте проводились коксованием базовой и опытных шихт в лабораторной печи с загрузкой шихты 2 кг по ГОСТ 9521-74. Базовая шихта составлялась из компонентов производственной угольной шихты ОАО "ЗСМК". В качестве используемого материала исследовалась шинная крошка разной крупности: 0-0,63, 0,8-1,5, 0-2,5, 2,5-5,0 мм, которая вводилась в базовую шихту взамен части угольного компонента в количестве 2-7% от массы шихты.

Исследования качества компонентов шихт, шихт и продуктов коксования производились в соответствии с существующими методами: технический анализ ГОСТы 11014-81, 27589-91, 11022-95, 6382-91, 8606-93; пластометрический анализ ГОСТ 1186-87; элементный анализ ГОСТ 27044-86, 2408.275; определение коксуемости угля ГОСТ 9521-74; выход химических продуктов коксования ГОСТ 18635-73.

Данные табл.2 показывают, что введение резиновой крошки в угольные шихты влияет на выход и качество продуктов коксования. Существенную роль играет размер и количество добавляемой резины.

Прочный кокс на уровне базового (пример 2, пример 1 - газовый кокс) или повышенной прочности по показателям механической и структурной прочности - П₂₅, П₁₀, П_с получен при добавлении в шихту резиновой крошки крупностью: 0-0,63; 0,8-1,5; 2,5 и 0-2,5 мм в количестве 2 и 5% от массы шихты. При этом значительно увеличился выход крупных классов кокса (примеры 3, 4, 5, 7). Так, кокс из шихты, содержащей резиновую крошку крупностью 0-2,5 мм в количестве 2% (пример 5), имел следующие показатели качества: выход класса +40 мм - 74,5%: выход +25 мм - 94,1%; П₂₅ - 91,9%; П₁₀ - 6,4%; П_с - 89,7%.

Кокс из шихты с добавлением резиновой крошки этой же крупности - 0-2,5 мм в количестве 5% (пример 7) также имел улучшенное по сравнению с базовым качество: выход классов +40 мм - 73,4%,+25 мм - 94,6%; П₂₅ = 92,0%; П₁₀ = 6,6%: П_с = 89,4%.

Повышенное содержание (7%) резиновой крошки в шихте крупностью 0-2,5 мм привело к снижению структурной прочности полученного кокса (примеры 8, 9, 10, 11). Другие показатели качества кокса остались высокими. Кокс из такой шихты (пример 11) характеризовался следующими показателями качества - выход классов, мм: +40 - 72,6%, +25 - 94,9%; П₂₅ = 92,0%, П₁₀ = 6,6%, П_С = 87,9%.

Введение в шихту резиновой крошки большей крупности (2,5-5,0 мм) отрицательно повлияло на все показатели качества кокса (примеры 6, 12).

Добавка резины в угольные шихты повысила выход ценных химических продуктов коксования: смолы и сырого бензола (примеры табл.2).

Повышенное содержание серы в резине (1,30-1,37%) привело к незначительному увеличению содержания серы в коксе: с 0,38 (базовый кокс) до 0,41- 0,42% при добавлении резиновой крошки в количестве 2-5% (примеры 5, 7).

Таким образом, введение в угольную шихту резиновой крошки крупностью 0-2,5 мм в количестве 2-5% от массы шихты положительно повлияло на выход и качество полученного кокса - выход классов, мм: +40 увеличился на 3-4%, +25 - на 1-1,5%, механическая прочность по П₂₅ возросла на 0,8-0,9%, по П₁₀ - на 0,2-0,4%. Структурная прочность П_с осталась на уровне базовой (примеры 5, 7). Повысился выход смолы и сырого бензола.

Освоение заявленного способа позволит квалифицированно утилизировать на месте резиносодержащие отходы, уменьшить капитальные и эксплуатационные расходы на их утилизацию, увеличить выход и качество продуктов коксования. Заявленный способ промышленно применим на каждом коксохимическом производстве.

Формула изобретения

Способ переработки отработанных резиносодержащих изделий, включающий их измельчение, извлечение металлокорда, отличающийся тем, что резиносодержащая крошка крупностью не более 2,5 мм подается в шихту на коксование с каменным углем в количестве 2-5% от массы шихты для получения металлургического кокса с повышением выхода более крупных классов: +40 мм на 3-4%, +25 мм на 1,0-1,5%, повышением механической прочности по показателям: П₂₅ на 0,8-0,9%, П₁₀ на 0,2-0,4%, повышением выхода химических продуктов коксования на 0,9-1,1%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2