CZ292487B6 - Způsob zpracování odpadních pneumatik a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Při způsobu zpracování se odpadní pneumatiky silově namáhají statickými a/nebo dynamickými deformacemi v rozsahu od 1 do 500 % deformační zátěže v plynném médiu s průměrným obsahem ozonu od 0,01 do 10 % obj. proudícím minimální rychlostí 30 mm/sec za teploty 10 až 110 .degree.C. Na odpadní pneumatiky, plynné médium a/nebo produkt zpracování se působí UV zářením a na povrchové vrstvy odpadních pneumatik abrazí jejíž rychlost je rovna nebo větší než je rychlost tvorby povrchové ozonizované vrstvy. Zařízení k provádění uvedeného způsobu je tvořeno odsávanou vstupní komorou (2), ke které je připojen utěsněný pracovní prostor (3), opatřený alespoň jedním přívodem (11) plynného média s průměrným obsahem ozonu od 0,01 do 10 % obj. proudícím minimální rychlostí 30 mm/sec. Zařízení je opatřeno válci (6) pro statické a/nebo dynamické silové namáhání. Pracovní prostor (3) je opatřen alespoň jedním UV zářičem (7) a abrazivním zařízením. Abrazivní zařízení je s výhodou tvořeno rotačním elementem (8) opatřeným zdrsněným povrchem a v pracovním prostoru (3) jsou umístěny hnací a/nebo hnané rotující válce (6) pro statické a/nebo dynamické silové namáhání odpadní pneumatiky (1).ŕ

Description

Způsob zpracování odpadních pneumatik a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpracování odpadních pneumatik silově namáhaných statickými a/nebo dynamickými deformacemi v rozsahu od 1 do 500 % deformační zátěže v prostředí ozařovaném UV zářením v plynném médiu s průměrným obsahem ozonu od 0,01 do 10 % objemových, proudícím minimální rychlostí 30 mm/sec za teploty 10 až 110 °C. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění výše uvedeného způsobu.

Dosavadní stav techniky

Průvodním jevem rozvoje technické civilizace je dynamický nárůst dopravní techniky, provázený značným objemem odpadu znečišťujícího životní prostředí. Zejména pryžový odpad, odolávající přirozenému rozkladu je z důvodů obtížné likvidace vážným ekologickým problémem. Vysoce kvalitní surovina obsažená v pneumatikách během užívání neztrácí své vlastnosti a může být recyklačně využita k výrobě nových stavebních a technických materiálů.

Dosud známé způsoby zpracování odpadních pneumatik využívají destruktivní a nedestruktivní procesy likvidace pryžové hmoty.

Destruktivní způsoby zpracování odpadních pneumatik jsou založeny zejména na jejich spalování. Jedná se o využití energetického potenciálu hmoty pneumatik bez ohledu na reálnou možnost ji dále technicky využít. Další možností je tepelný rozklad hmoty pneumatik s cílem získat řadu dále použitelných látek jako jsou saze a řada tekutých a plynných organických látek, které mohou být využity v chemickém průmyslu a energetice. Množství energie a pomalý průběh procesu ohraničují možnosti použití tohoto postupu. Nutná ekologická opatření vhodných zařízení pro tyto způsoby likvidace vyžadují značné investiční i provozní náklady.

Nedestruktivní způsoby zpracování hmoty pneumatik se provádí převážně mechanickým dělením, řezáním, rozmělňováním nebo broušením na strojích různého funkčního provedení se společným nedostatkem zvolené technologie, tj. značných energetických nákladů na 1 kg zpracované hmoty a vysokých provozních nákladů na stálou obnovu opotřebovaných funkčních dílů strojního zařízení. Výsledný produkt zpracování opotřebovaných pneumatik má stejné vlastnosti jako základní hmota použitá při jejich výrobě. Zpracování rozměrově velkých pneumatik s ocelovou výztuží je prakticky vyloučeno.

Modifikované nedestruktivní zpracování hmoty pneumatik za nízkých teplot, kdy se pneumatika předem přivede do křehkého stavu cestou ochlazení na kryogenní teploty, sice usnadňuje rozpad hmoty pneumatik, avšak mnohem vyšší provozní a investiční náklady příslušných technických zařízení ztěžují jejich hospodárné provozování. Produkt zpracování opotřebovaných pneumatik použitelný pro recyklační proces má opět stejné vlastnosti jako základní hmota použitá při jejich výrobě.

Kombinovaný způsob nedestruktivní a destruktivní technologie zpracování hmoty pneumatik, založený na ořezání běhounu případně i boků pneumatik, s následnou likvidací zbytků pneumatik spalováním, umožňuje do recyklačního procesu vrátit jen minimální část kvalitní suroviny. Tato I využitelná část je svými vlastnostmi opět totožná s původní výrobní hmotou.

Zlepšení technologických, ekonomických i kvalitativních parametrů procesu zpracování odpadních pneumatik, včetně velkých pneumatik s ocelovou kostrou přináší způsoby využívající destruktivní účinnosti ozonu v proudícím plynném médiu. Výsledný produkt zpracování odpadních pneumatik v ozonové atmosféře se od výstupního produktu všech klasických nedestruktivních technologií zpracování liší zvláště technicky cennou surovinou s mimořádně velkou absorpční schopností. Jeho využití je nejen v možnostech dokonalé klasické recyklace, ale též v univerzálním využití jako kvalitní, bezproblémově likvidovatelný sorbent při ekologických haváriích.

-1 CZ 292487 B6

Řešení využívající destruktivní účinnosti ozonu je popsáno například v patentu US 5492657. Nevýhodou tohoto řešení je zejména to, že použitý způsob nemá optimalizován účinek ozonového prostředí, což má za následek pomalejší a ekonomicky náročnější proces zpracování odpadních pneumatik. Nevýhodný je též způsob zakládání pneumatik do pracovního prostoru až do 5 ukončení stanoveného stupně zpracování. Uvedený způsob deformačního zatěžování pneumatiky neumožňuje jednoduše cíleně volit rozměr výsledného produktu zpracování od nejjemnější frakce s největším absorpčním povrchem po největší granulaci s maximální rychlostí zpracování.

Další způsob zpracování použitých pryžových výrobků uvedený v dokumentu RU 212320 sice využívá faktory, které zintezivňují proces zpracování v ozonovém prostředí tj. aktivní působení io světelného toku s obsahem UV záření, provázený následným zvýšením stability a homogenity ozonového prostředí spojeným s tvorbou vysoce reaktivního atomárního kyslíku, avšak použitý rozsah celé ultrafialové oblasti světelného záření procesu zpracování nemá maximální účinek. Aplikovaný způsob mechanického zatížení gumotechnických výrobků spojený s působením akustické energie na plynové prostředí také neumožňuje cílenou, širokou volbu rozměru výsled15 ného reakčního produktu zpracování použitelnou v různých technologiích při recyklačních procesech. Vážnou nevýhodou uvedených akustických deformací je faktor hygienický, zejména ve spodní části patentovaného rozsahu, tj. ve zvukové oblasti. Nedostatkem je též působení akustické energie značné intenzity, které přináší zdravotní obtíže i v oblasti mimo pásmo slyšitelnosti. Opatření ovlivňující problematiku odhlučnění, případně zatlumení zařízení pracující s akustickou 20 energií o intenzitě 150 dB na hygienicky povolenou, tj. snesitelnou úroveň, jsou technicky i ekonomicky náročná.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem zpracování odpadních pneumatik silově namáhaných statickými a/nebo dynamickými deformacemi v rozsahu od 1 do 500 % 25 deformační zátěže v prostředí ozařovaném UV zářením v plynném médiu s průměrným obsahem ozonu od 0,01 do 10 % objemových, proudícím minimální rychlostí 30 mm/sec za teploty 10 až 110 °C podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že na povrchové vrstvy odpadních pneumatik se působí abrazí, jejíž rychlost je rovna nebo větší než je rychlost tvorby povrchové ozonizované vrstvy.

Ve výhodném provedení má UV záření vlnovou délku do 200 nm, řízená abraze je aplikována na maximální technicky dostupné ploše pneumatiky a s výhodou se na odpadní pneumatiky působí dynamickými vibracemi od 1 Hz do 3 kHz.

UV záření vlnové délky do 200 nm působí při zpracování pneumatik aktivně nejen na jejich povrch a reakční produkt zpracování, ale optimalizuje účinek plynného média zvýšením stability 35 a homogenity prostředí s obsahem ozonu spojeným s tvorbou vysoce reaktivního atomárního kyslíku. Plošná abraze povrchové ozonizované vrstvy pneumatiky významně zvyšuje difúzi ozonu do zpracovávaného materiálu, s celkovým účinkem značného zrychlení procesu zpracování odpadní pneumatiky. Další výhodou abraze, povrchové ozonizované vrstvy pneumatiky je jednoduchá možnost volby rozměru výsledného produktu zpracování v přímo úměrné závislosti 40 na aplikované intenzitě plošné abraze od nejjemnější frakce s vysokou absorpční schopností, po granuláty. Nezanedbatelnou výhodou odstranění ozonizované vrstvy pneumatiky abrazí je faktor ekonomický, technický i hygienický neboť cena jednoduchého zařízení, provozní režie a akustické zatížení pracovního místa je minimální. Výhodou vibračního působení na odpadní pneumatiky v rozsahu od od 1 Hz do 3 kHz je nárůst difúze ozonu do hloubky zpracovávaného mate45 riálu způsobenou rychlou tvorbou, šířením a růstem iniciačních mikrotrhlin.

UV záření s vlnovou délkou do 200 nm je výhodné z energetického, ekologického i bezpečnostního hlediska.

Dalším předmětem vynálezu je zařízení k provádění výše uvedeného způsobu, tvořené odsávanou vstupní komorou, utěsněnou pracovní komorou opatřenou alespoň jedním UV zářičem a

-2CZ 292487 B6 přívodem plynného média s regulátorem průtoku a měřičem rychlosti, zdrojem tepla a zařízením pro statické a/nebo dynamické silové namáhání podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že pracovní komora j e opatřena abrazivním zařízením.

Abrazivní zařízení je s výhodou tvořeno otěruvzdomým rotačním elementem opatřeným zdrsněným povrchem. V pracovní komoře jsou ve výhodném provedení umístěny hnací a/nebo hnané rotující válce pro statické a/nebo dynamické silové namáhání odpadní pneumatiky. Pracovní komora je s výhodou od vstupní komoiy oddělena ozonu vzdornými elementy a je vybavena alespoň jedním výstupem na ozonový destruktor. Pracovní komora může být opatřena dynamickým zdrojem vibrací v rozsahu 1 Hz až 3 kHz.

Jedná se o ekologicky i ekonomicky výhodnou likvidaci pryžového odpadu s výslednými technicky využitelnými produkty.

Uvedené zařízení je oproti stávajícím zařízením výhodnější zejména z ekonomického hlediska. Investiční prostředky k realizaci zařízení i provozní náklady při spotřebě energie pro zpracování pneumatik jsou nižší. Vzhledem k tomu, že provoz zařízení se vyznačuje nízkou hlučností a neprobíhá tepelný rozklad hmoty pneumatik nebo její spalování, neunikají do ovzduší žádné zplodiny, splňuje zařízení v plném rozsahu ekologické i hygienické požadavky. Rychlost zpracování pneumatiky při zachování důležité volby rozměru výsledného produktu zpracování je proti stávajícím zařízením větší. Vzhledem k celé konstrukci se dá hovořit o tak zvaném modulovém uspořádání, které není náročné na prostor ani na stavební úpravy.

V případě potřeby je možné zhotovit i mobilní variantu, kterou lze snadno přemisťovat například přímo do míst stávajících skládek odpadních pneumatik.

Výsledný produkt po zpracování pneumatik má vysokou absorpční schopnost pojmout veškeré ropné produkty, barvy, ředidla a podobně, proto jej lze využívat v místech ekologických havárií. Nezastupitelné místo má produkt zpracování v recyklačním procesu při výrobě nových pneumatik. Vzhledem ke svým tepelným, zvukovým a izolačním vlastnostem nalezne rovněž uplatnění ve stavebnictví, strojírenství, elektroprůmyslu a podobně. Příklady využití výsledného produktu jsou například izolační pásy, pásy pro dopravníky, střešní krytina, piyžové dlaždice, povrchy komunikací atd.

Přehled obrázků na výkresech

Uvedený vynález bude blíže popsán na příkladu konkrétního provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde je schematicky v nárysu znázorněno příkladné provedení zařízení na zpracování odpadních pneumatik.

Příklady provedení vynálezu

Příkladný způsob zpracování odpadních pneumatik spočívá v jejich silovém namáhání dynamickými deformacemi o velikosti 26 % deformační zátěže v plynném médiu s průměrným obsahem ozonu 1,5 % objemových, proudícím lychlostí 50 mm/sec za teploty 26 °C. Na odpadní pneumatiky a plynné médium se působí UV zářením vlnové délky do 200 nm a na povrchové vrstvy odpadních pneumatik se působí řízenou abrazí jejíž rychlost je rovna nebo větší než je rychlost 1 tvorby ozonizované vrstvy.

Příkladné zařízení na zpracování odpadních pneumatik 1 je tvořené odsávanou vstupní komorou opatřenou ozonu vzdornými elementy 4. Jeden ozonu vzdorný element 4 odděluje vnitřní prostor vstupní komoiy 2 od vnějšího prostředí a druhý ozonu vzdorný element 4 odděluje vstupní komoru 2 od pracovní komory 3. Pracovní komora 3 je utěsněna a je opatřena přívodem 11 plynného média s regulátorem pro nastavení průměrného obsahu ozonu 1,5 % a měřičem rychlosti proudícího plynného média pro nastavení minimální rychlosti 50 mm/sec. Pracovní komora je opatřena třemi UV zářiči 7. V pracovní komoře 3 jsou umístěny hnací a hnané rotující válce 6 zařízení pro statické a/nebo dynamické silové namáhání odpadních pneumatik 1. Zařízení

-3 CZ 292487 B6 s válci 6 je doplněno abrazivním prvkem tvořeným rotačním elementem 8 opatřeným otěru vzdorným zdrsněným povrchem. Pracovní komora 3 a vstupní komora 2 jsou propojeny s ozónovým destruktorem 14. Ve výhodném provedení je pracovní komora 3 opatřena neznázoměným dynamickým zdrojem vibrací o velikosti 1 Hz až 3 kHz.

Odpadní pneumatika 1 se vloží do vstupní komory 2 a z ní se přemístí do pracovní komory 3 s teplotou 25 °C. V pracovní komoře 3 se instaluje do zařízení s rotujícími válci 6 a abrazivním rotačním elementem 8. Rotující válce 6 jsou přitlačovány na povrch pneumatiky J a vytvářejí její deformaci 26 %. Do pracovní komory 3 je přiváděno plynné médium s průměrným obsahem ozonu 1,5 %. Na plynné médium a povrch pneumatiky 1 působí UV zářiče 7. Povrch pneumatiky 1 je zároveň podroben abrazi vyvolané rotačním elementem 8 opatřeným otěru vzdorným zdrsněným povrchem. Ozon spolu s ostatními podmínkami narušuje povrch pneumatiky 1 a tím dochází k její destrukci. Z pracovní komory 3 a vstupní komory 2 je plynné médium vedeno přes odsávač 13 a rozváděči zařízení 12 buď do ozonového destruktoru 14, nebo zpět k přívodu 11 nového plynného média, odkud je kompresorem 9 dále vedeno přes ozonizátor 10 do pracovní komory 3. Při zpracování pneumatik 1 padají oddělené kousky do spodní části pracovní komory 3 a dále nezpracovatelné části jsou odkládány do oddělené části pracovní komory 3. Nahromaděné kousky pneumatik a nezpracované části jsou vyjímány vždy po zaplnění spodní části pracovní komory 3, při odstavení zařízení, popřípadě mohou být odváděny kontinuálně při zachování utěsnění pracovní komory 3.

V pracovní komoře 3 mohou být v činnosti UV zářiče 7 a rotační element 8.

Výsledný produkt 5 lze použít jako stavební nebo konstrukční materiál například pro povrch komunikací, výrobky z plastů a podobně, nebo jako absorpční materiál při likvidaci ekologických havárií.

Průmyslová využitelnost

Způsob zpracování odpadních pneumatik a zařízení k provádění tohoto způsobu nalezne uplatnění při ekologické likvidaci gumového odpadu, zejména pneumatik.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob zpracování odpadních pneumatik silově namáhaných statickými a/nebo dynamickými deformacemi v rozsahu od 1 do 500 % deformační zátěže v prostředí ozařovaném UV zářením v plynném médiu s průměrným obsahem ozonu od 0,01 do 10 % obj. proudícím minimální rychlostí 30 mm/sec za teploty 10 až 110 °C, vyznačující se tím, že na povrchové vrstvy odpadních pneumatik se působí abrazi jejíž rychlost je rovna nebo větší než je rychlost tvorby povrchové ozonizované vrstvy.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že na odpadní pneumatiky a/nebo plynné médium se působí UV zářením o vlnové délce v intervalu od 50 do 400 nm.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že použité UV záření má vlnovou délku od 50 do 200 nm.
4. 4. Způsob podle nároku 1,2 nebo 3, vyznačující se tím, že na odpadní pneumatiky se působí mechanickými vibracemi o frekvenci od 1 Hz do 3 kHz.
5. 5. Zařízení k provádění způsobu podle některého z výše uvedených nároků, tvořené odsávanou vstupní komorou (2), utěsněnou pracovní komorou (3) opatřenou alespoň jedním přívodem (11) plynného média s regulátorem obsahu ozonu a měřičem rychlosti proudícího média a prostorem

   -4CZ 292487 B6 ve své spodní části pro oddělené kousky a nezpracovatelné části pneumatik, a dále alespoň jedním UV zářičem (7) a zařízením pro statické a/nebo dynamické silové namáhání, vyznačující se tím, že pracovní komora (3) je opatřena abrazivním zařízením.
6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že abrazivní zařízení je tvořeno 5 rotačním elementem (8) opatřeným zdrsněným povrchem.
7. 7. Zařízení podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že v pracovní komoře (3) jsou umístěny hnací a/nebo hnané rotující válce (6) pro statické a/nebo dynamické silové namáhání odpadní pneumatiky (1).
8. 8. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 5až7, vyznačující se tím, že pracovní to komora (3) je od vstupní komory (2) oddělena ozonu vzdornými elementy (4) a je propojena s ozonovým destruktorem (14).
9. 9. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 5až8, vyznačující se tím, že pracovní komora (3) je opatřena zdrojem vibrací v rozsahu 1 Hz až 3 kHz.