Разработка термических способов утилизации кремнийсодержащих полимерных отходов с получением новых продуктов

Определены масштабы экологической техногенной нагрузки, формируемой отходами кремнийсодержащих полимеров и проблемы при ассимиляции таких материалов, изучен опыт, рассмотрены существующие технологии, обеспечивающие ее снижение. Обобщены данные литературных источников по термическим методам утилизации, в том числе полимерных материалов. Определены закономерности протекания процессов термической деструкции кремнийсодержащих полимерных отходов при использовании их энергетического потенциала. Показано, что пиролиз и огневое окисление силиконовой резины и рисовой шелухи неэффективны вследствие малого содержания органической составляющей и значительного количества образующегося зольного остатка (20-50 масс.%). Доказано, что при утилизации кремнийсодержащих полимерных отходов традиционными термическими методами структура экологической нагрузки состоит из загрязнения газообразными продуктами неполного окисления II и III классов опасности (альдегиды, кетоны, фураны и др.) и продуктами II и III классов опасности, содержащими гетероатомы (меркаптаны, оксиды азота, диоксид серы, следовые количества циана водорода и дициана), а также из образования коксовых и зольных остатков, масса которых может достигать до 50% массы исходных полимерных отходов. Предложено использование кремнезема, образующегося при сжигании полимерных материалов, содержащих соединения кремния, для получения ячеистого строительного материала. Предложены: состав шихты, включающей золу после сжигания с содержанием углерода в количестве 0,5 масс.%, пропитанную по влагоемкости (масс.5%) 14,5 М раствора гидроксида натрия, а также температурные параметры процесса сушки (выдержка при 90°С в течение трех часов) и обжига (нагрев и выдержка при 780°С в течение часа). Определено, что энергетический потенциал от сжигания органической составляющей данных полимерных отходов может быть задействован при получении ячеистого силикатного материала Предложено комплексное использование ресурсного потенциала кремнийсодержащих полимерных материалов, содержащих в своем составе гетероатомы, в частности отработанных автомобильных шин, для изготовления битумоподобного продукта методом экструзионного неокислительного крекинга. Разработан способ переработки отработанных автомобильных шин методом экструзионного крекинга с получением битумоподобного продукта, при температуре 320-420°С и давлении 2,5-3,5 МПа. Материал, полученный в результате крекинга, в соответствии с температурой перехода в жидкое состояние и адгезией к заполнителю может быть использован как добавка к битумам после проведения дополнительных испытаний. Предложенное решение соответствует принципам экономики замкнутого цикла и позволяет расширить сырьевую базу производства битумов. Предложена принципиальная блок-схема переработки кремнийсодержащих полимеров (силиконовых резин и рисовой шелухи) в ячеистый силикатный гранулят, отработанных автомобильных покрышек в битумоподобный продукт. Схема принята к проектированию на предприятии ООО «Промхимпермь». Получена опытная партия ячеистого силикатного гранулята.