1

2

РЕФЕРАТ

Магистерская диссертация: 79 с., 4 рис., 28 табл., 32 источника

Актуальность работы обусловлена значительным ростом отходов

резинотехнических изделий в РФ и необходимостью их переработки наиболее

экологическим способом. Автомобильные шины складируются на свалках,

мусороприемниках, лежат вдоль дорог, при этом процент переработанных

шин не превышает 20%.

Объект исследования - отходы резинотехнических изделий.

Предмет исследования -экологические и экономические аспекты

переработки РТИ.

Цель исследования – обоснование эколого-экономической

эффективности проекта по переработке РТИ.

Задачи исследования:

изучить проблемы переработки РТИ;

выполнить анализ существующих способов переработки РТИ;

обосновать выбор наиболее оптимального метода переработки РТИ;

выполнить расчеты по оценке экономической эффективности проекта

по переработке автомобильных шин;

выполнить расчеты по оценке интегральной эколого-экономической

эффективности проекта.

Методы исследования: методы экономического анализа - сравнение,

методы оценки экономической эффективности проектов, методы оценки

экологической эффективности.

Научная новизна заключается в выборе оптимального метода

переработки РТИ, оказывающим минимально негативное воздействие на

окружающую среду.

3

4

5

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ......................................................................................................... 7

1 Современное состояние и проблемы переработки и использования

резинотехнических изделий ................................................................................. 10

1.1 Состав и произвдство резинотехнических изделий .................... 10

1.2 Экологическая и экономическая целесообразность и

необходимость утилизации резинотехнических изделий (изношенных

автомобильных шин) ......................................................................................... 13

1.3 Опыт переработки и использования изношенных шин в

промышленности в развитых странах и в россии .......................................... 15

1.4 Характеристика существующих способов утилизации

изношенных автомобильны шин ..................................................................... 20

2 Анализ современных технологий утилизации изношенных

автомобильных шин .............................................................................................. 28

2.1 Сравнительный анализ существующих технологий переработки

автомобильных шин .......................................................................................... 28

2.2 Характеристика и описание технологического процесса

переработки шин методом пиролиза ............................................................... 43

2.3 Экологичесское воздействие процесса переработки шин

методом пиролиза .............................................................................................. 46

3 Технико-экономическое обоснование проекта создания

производства по переработке автомобильных шин .......................................... 49

3.1 Общая характеристика проекта создания производства по

переработке шин ................................................................................................ 49

3.2 Технико-организационные аспекты создания нового

производства....................................................................................................... 55

6

3.3 Оценка экономической эффективности проекта по переработке

автомобильных шин .......................................................................................... 62

3.4 Оценка эколого-экономической эффективности проекта по

переработке автомобильных шин .................................................................... 70

Заключение .................................................................................................. 74

Список использованной литературы ........................................................ 76

7

ВВЕДЕНИЕ

Современная промышленность взрывными темпами наращивает свои

производственные мощности. Развитие промышленности стимулирует

повышение уровня жизни людей, повышается выбор товаров, предлагаемых

потребителям, появляются новые технологии производства, происходит рост

рынка во всех направлениях, как в качествах товаров, так и в их количестве.

Увеличения количества производимой продукции влечет за собой

увеличение отходов производства. Особенно остро проблема излишек отходов

производства стоит в Российской Федерации. В связи с тем, что РФ обладает

обширными территориями, то, преобладающее направление в области

обращение с отходами – это не переработка, а захоронение и складирование,

как санкционированное, так и нет. На свалках можно найти различные виды

продукции, пищевые отходы, стекло, текстиль, отходы полимерного

производства и т.д. Анализируя состав мусора, находящегося на свалках,

отдельного внимания заслуживают продукт переработки нефти и газа –

полимерная продукция. Пластиковые пакеты, различные упаковочные

материалы и тары, предметы быта, резинотехнические изделия и многое

другое. Все перечисленные предметы разлагаются десятки и сотни лет,

загрязняя окружающую среду и отравляя живые организмы вокруг.

Одним из наиболее вредных для экологии субъектов, которые

загрязняют окружающую среду являются резинотехнические изделия (РТИ).

Перечень продукции, производимой из резины обширен: изоляция для

проводов, перчатки, элементы быта, обув и, конечно шины. С ростом

автомобильной промышленности растет необходимость в потреблении

автомобильных шин.

Актуальность работы обусловлена значительным ростом отходов

резинотехнических изделий в РФ и необходимостью их переработки наиболее

экологическим способом. Автомобильные шины складируются на свалках,

мусороприемниках, лежат вдоль дорог, при этом процент переработанных

шин не превышает 20-25%.

8

Объект - отходы резинотехнических изделий.

Предмет - экологические и экономические аспекты переработки РТИ.

Цель исследования – обоснование эколого-экономической

эффективности проекта по переработке РТИ.

Задачи исследования:

изучить проблемы переработки РТИ;

выполнить анализ существующих способов переработки РТИ;

обосновать выбор наиболее оптимального метода переработки РТИ;

выполнить расчеты по оценке экономической эффективности проекта

по переработке автомобильных шин;

выполнить расчеты по оценке интегральной эколого-экономической

эффективности проекта.

Научная новизна заключается в выборе оптимального метода

переработки РТИ, оказывающим минимально негативное воздействие на

окружающую среду.

В качестве методов исследования использовался анализ и обобщение

данных из специальной литературы, публикаций в периодических изданиях,

учебных пособиях, а также проанализирован опыт переработки РТИ

отечественных и зарубежных компаний. Также использовались методы

экономического анализа - сравнение, методы оценки экономической

эффективности проектов, методы оценки экологической эффективности.

Проведенное исследование имеет высокую практическую значимость,

так как в Российской Федерации процент переработки отработанных

резинотехнических изделий находятся на крайне низком уровне.

Структура диссертации состоит из трех частей. Первая часть посвящена

анализу состояния и проблем переработки и использования РТИ. В данной

части описывается состав и производство резинотехнических изделий,

целесообразность и опыт их переработки в мире, а также описываются методы

переработки РТИ.

9

Вторая часть диссертации посвящен анализу современных методов

утилизации, которые включают в себя: переработку шин в регенерат,

переработку шин в крошку, СВЧ-Пиролиз, классический пиролиз,

газификацию и сжигание. Также во второй части выбран оптимальный метод

переработки – классический пиролиз. Описан технологический процесс и

экологическое воздействие на окружающую среду при переработке РТИ

данным способом.

В третей части диссертации проводится технико-экономическое

обоснование проекта по созданию производства по переработке шин, а также

расчет экологической эффективности проекта.

10

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ

И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

1.1 СОСТАВ И ПРОИЗВДСТВО РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Уникальные конструкционные свойства резины предопределили

широкое применение данного материала в сельском хозяйстве, быту,

промышленности и многих других областях. К резинотехническим изделиям

относят большое количество предметов, которые можно применять в

различных сферах деятельности человека: изоляция для проводов, резиновые

перчатки, шланги, шины и многое другое. РТИ различны по способам

изготовления и применения. Однако, все подобные изделия имеют одно общее

свойство – в их состав входит гидрофобный и эластичный эластомер - каучук,

вулканизируя который, получают резину. Различают натуральный каучук,

мономером для которого является изопрен, и синтетический каучук,

мономером которого является, например, бутадиен. Один из самых

распространенных синтетических каучуков – это продукт совместной

полимеризации бутадиена и стирола. В зависимости от процентного

содержания стирола в исходном сырье существует несколько различных

марок данного каучука. Они отличаются друг от друга прочностью,

морозостойкостью, эластичностью и т.д. Также существуют и другие

синтетические каучуки, такие, как изопреновые, бутадиеннитрильные,

полисульфидные (или тиокол) и многие другие. В основе производства резины

лежит процесс вулканизации. Это технологический процесс, при котором

пластичный или «сырой» каучук превращается в резину. Суть вулканизации

состоит в соединении линейных макромолекул каучука в единую систему –

вулканизованную сетку, при помощи соединений серы [13].

По способу производства РТИ подразделяют на неформовые и

формовые. Неформовые резинотехнические изделия производят в два этапа.

Первоначально в специально пресс форме происходит экструзия резиновых

смесей, затем на втором этапе запускается процесс вулканизации

11

суррогата. Формовые резинотехнические изделия получают путем

вулканизации резиновой смеси или с помощью литья под давлением. Данный

способ получил наибольшее распространение во многих видах

промышленности [19].

Одними из самых распространенных изделий из резины являются шины.

Состав современных резин представляет собой смесь из различных

компонентов: присадок, наполнителей, пластификаторов и других

специализированных добавок. Точный количественный и качественный

состав резины для шин определенной марки является коммерческой тайной,

однако можно определить базовый набор составляющих:

каучук (натуральный или синтетический), как основа резиновой

смеси. Содержание каучука доходит до ~50% от общего объема;

технический углерод или промышленная сажа. Данный компонент

является пигментом, придающим черный цвет шине, а также

обеспечивает необходимую прочность, устойчивость конечного

продукта к износу и циклическому изменению температур.

Содержание углерода доходит до ~30% от общего объема;

соединения кремния. Повышают показатель сцепления шины с

влажным покрытием. Содержание соединений кремния доходит

~10% от общего объема;

органические смолы и масла. Выступают вспомогательными

составляющими для повышения мягкости и эластичности

готового изделия. Общее содержание смол и масел доходит ~15%

от общего объема [30].

Шина является сложным конструктивным элементом, который имеет в

своем составе большое количество дискретных составляющих, создающих

готовый продукт. Конструкция шины представляет собой следующие

основные элементы:

корд. Представляет из себя прорезиненный слой ткани из

текстильных, полимерных или металлических нитей;

12

протектор. Внешняя часть покрышки, контактирующая с

дорожной поверхностью, представляющая и себя массивный слой

резины с рельефным рисунком, наклеенным поверх основного

каркаса;

брекер. Слои корда, которые укрепляют взаимосвязь между

протектором и каркасом [31].

Теплота сгорания 1 т отработавших покрышек эквивалентна теплоте

сгорания 1 т качественного угля или 0,7 т жидкого топлива, т.е. отработавшие

покрышки обладают высоким теплотехническим потенциалом для их

использования в качестве топлива, поскольку они состоят в основном из

продуктов переработки нефти. В зависимости от вида топлива оно обладает

разной теплотой сгорания:

газ – 556;

топливо, полученное из отработанных покрышек – 8611 ккал/кг;

уголь – 5833 ккал/кг;

древесина – 2431 ккал/кг;

При горении шин, как и любых изделий из углеводородов, образуются в

основном углекислый газ, вода и неактивный осадок.

Шину сложно поджечь, так как температура, при которой может произойти

воспламенение от запальной горелки, составляет 330 °С - 350 °С. Однако, при

низкой температуре горения существует повышенная вероятность

образования конденсированных ароматических углеводородных соединений,

которые являются крайне токсичными и вредными. Самовоспламенение

покрышек невозможно. Шина полностью сгорает при температуре 650 °С, при

этом образуются только зола и шлак.

Отработавшие автомобильные шины, резинотехнические изделия и

отходы резинотехнического производства до отправки на переработку

должны храниться на специально отведенных бетонированных или

асфальтированных площадках, обеспечивающих соблюдение требований

13

пожарной безопасности и возможность применения грузоподъемных

механизмов при проведении погрузочно-разгрузочных работ.

1.2 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ И НЕОБХОДИМОСТЬ УТИЛИЗАЦИИ

РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (ИЗНОШЕННЫХ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН)

По данным Росстата в Российской Федерации на 1000 человек населения

число собственных автомобилей составляет 305 единиц [7]. Исходя из того,

что численность населения составляет 148,9 миллионов человек, общее

количество личных автомобилей составляет примерно 45,5 миллионов

единиц. Срок службы автомобильной шины в среднем составляет 5 лет,

зачастую реальный срок оказывается ниже, в районе 3-4 лет [1,2]. Таким

образом, каждые 4-5 лет количество изношенных шин возрастает больше, чем

на 181 тысячу штук или, если брать среднюю массу одной шины 7 кг, то

прирост составляет 1,2 миллиона тонн. Если брать в расчет грузовой

транспорт, то эта цифра возрастает до 2 миллионов тонн и выше.

Постоянный прирост отработанных шин является проблемой не только

в России, но и во всем мире. Их неконтролируемое сжигание ведет к

загрязнению атмосферы сажей, окисью углерода, цианистыми соединениями,

диоксидами. А поскольку резина высокоустойчива к воздействию факторов

окружающей среды, накопление больших объемов отработанных покрышек

создает серьезную экологическую проблему. Решить ее помогут современные

и инновационные технологии переработки отработанных шин. Стоит

отметить, что несмотря на существование множества способов переработки в

России их внедрение имеет довольно ограниченный характер. В основном это

связано со значительными материальными затратами и организацией

дополнительных производств, которые трудно сделать достаточно

эффективными из-за сложности протекающих процессов.

14

По оценкам специалистов ежегодно в мире выходят из употребления

свыше 10 млн. тонн покрышек. Так, по данным НИИ шинной

промышленности из эксплуатации в России выходит ежегодного около 1 млн.

тонн шин [15].

Объемы отработанных шин будут увеличиваться с ростом грузового и

автомобильного транспорта. Объем продаж легковых и легких коммерческих

автомобилей в 2016 году составил 1,4 млн единиц. В 2017 году показатель

составил 1,5 млн единиц, а к 2020 году – ожидается увеличение до 2 млн.

единиц [27]. По прогнозам специалистов, объем продаж автомобилей будет

только расти. Прирост автомобильного парка оценивается на уровне 3-7 %

ежегодно. И как следствие будут увеличиваться количество отработанных

шин.

В России утилизация шин является серьезной экологической и

экономической проблемой. Отработанные шины складируются на свалках,

мусороприемниках, выбрасываются в лес, скапливаются вдоль дорог. При

этом происходит отчуждение земель, загрязнение почвы и воды. Изношенные

шины огнеопасны, в случае возгорания погасить их достаточно трудно, а при

горении в воздух выбрасываются вредные продукты горения, относящиеся к I

и II классу опасности. Из тонны отработавших шин в атмосферу выделяется

около 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов, а также канцерогены. Класс

опасности отработавших шин – IV (малоопасные) [3]. Шины практически не

подвержены биологическому разложению. Время разложения резиновой

шины составляет более 100 лет.

Вместе с тем изношенные автомобильные шины содержат в себе ценное

сырье: каучук, металл и текстильный корд. Эти материалы в процессе

эксплуатации в основном не меняют первоначальные свойства. На основе

переработки шин можно получать новые продукты, применяемые в различных

производственных сферах. Переработка изношенных шин имеет

существенное социально-экономическое значение.

15

Во многих развитых странах большая часть отработанных покрышек

перерабатывается. Например, в США процент переработки вышедших из

строя шин достигает 88,5 %. В России на специализированных предприятиях

по разным оценкам перерабатывается около 17 % [9].

В Российской Федерации обращение с отходами, в том числе в области

бывших в употреблении шин, регулируется рядом нормативно-правовых

документов. В соответствии с Федеральным законом № 89-ФЗ «Об отходах

производства и потребления» [8] деятельность по сбору, транспортированию,

обработке, утилизации, обезвреживанию и размещению отходов I-IV классов

опасности лицензируется. Данный закон регламентирует определенные

требования по хранению отходов, требования к лицам, допущенным до

данного вида деятельности и другие.

Помимо очевидной необходимости утилизации шин с точки зрения

экологии, отработанная шина несет в себе экономическую выгоды. Исходя из

состава материалов, использованных в производстве автомобильных шин,

можно сделать вывод, что они обладают энергетическим потенциалом.

Продукты переработки бывших в употреблении шин пользуются спросом на

рынке начиная со второй половины XX века в западных и европейских

странах, а также начиная с ХХI века в России.

1.3 ОПЫТ ПЕРЕРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗНОШЕННЫХ

ШИН В ПРОМЫШЛЕННОСТИ В РАЗВИТЫХ СТРАНАХ И В

РОССИИ

Объем накопленных в мире отходов в виде бывших в употреблении шин

приближается к 100 млн. тонн. В зависимости от страны процент переработки

шин варьируется в широких пределах. Так, средний мировой опыт

переработки (включая экспорт) не превышает 20-25%. Данная цифра

складывается исходя из того, что в развитых странах, благодаря поддержке

государства уровень переработанных шин приближается к 100%. В основном

16

отношения к такому высокому уровню имеют страны Европы. С другой

стороны, существуют страны, где данный показатель не доходит и до 20%,

например, Россия [18].

В таблице 1 наглядно продемонстрирован данные по уровню и способу

переработки шин в разных странах.

Как видно из таблицы 1 на момент проведения данного анализа, в

европейских странах практически все отработанные шины подвергаются

переработке. Несмотря на то, что в Англии на свалку вывозится практически

5% шин, что превышает нулевые показатели других европейских стран, в

Великобритании еще 20 лет назад в эксплуатацию был введен завод по

переработке шин мощностью 50 тыс. тонн в год. В процессе переработки

получается 3-4 тысячи тонн легкого дистиллята, 20 тысяч тонн жидкого

топлива, 17 тысяч тонн твердого топлива и 5-7 тысяч тонн металла. Стоимость

завода составила 12 миллионов долларов. Наиболее популярным способом

переработки отработанных шин в Европе является термическая обработка

шин. В лидерах по данному направлению находятся Румыния и Польша, где

термической обработке подвергается около 70-90% изношенных шин.

Несмотря на то, что термические способы обработки сопряжены с вредными

выбросами, в целях соблюдения европейских экологических норм данные

предприятия особое внимание уделяют газоочистному оборудованию. По

данным [32] в Эстонии в крошку перерабатывается 100% шин, в Дании 97%, в

Финляндии 82%. Стоит отметить тот факт, что плата за утилизацию уже

заложена в первоначальную стоимость шин.

17

Таблица 1 – Сравнительный анализ обращения с шинными отходами в разных странах [18]

Страна Отработанные

шины,

тыс. т

(в год)

Кол-во

вывезенных

на свалку,

%

Использовано

для

получения

энергии,%

Восстановление

протектора,

%

Получение

резиновой

крошки,

%

Экспорт,

%

Прочее, %

Германия 582 0 36,4 12,9 34,5 14,4 1,7

Англия 527 4,6 35,5 7,4 39,5 5,5 7,6

Италия 421 0 55,6 6,7 28,5 4,0 5,2

Франция 457 0 49,7 7,7 27,4 10,9 4,4

США 4039 12,1 47,6 н/д 32,1 2,5 н/д

Япония 1000 7,8 64,3 5,6 10,5 11,5 0,3

18

В США 12,1% шин вывозится на специализированные свалки, при этом

все остальное количество подвергается переработке. Учитывая тот факт, что

общий объем образованных изношенных шин по разным источникам

достигает 3,5-4 млн. тонн. в год, то можно заключить, что примерно 3,5 млн.

тонн подвергается переработке. На фоне других представленных стран в

процентном соотношении по переработке США уступает, однако, необходимо

учитывать, что исходное количество отработанных шин у Америки на порядок

выше. Следовательно, можно заключить, что США на момент 2019 года

занимает лидирующие позиции в количестве перерабатываемых шин.

Компания «Energy Research International Inc» с помощью своей установки в

США может перерабатывать до 1 млн (примерно 10 тысяч тонн) легковых шин

в год [12].

Так как Япония сильно зависима от импорта сырья и топлива за

последние 9 лет (с 2010 по 2019 год) уровень переработки шин находится на

высоком уровне. В следствие того, Япония инициировала работу в данной

области, уже в 2014 году степень переработки составила 92% [18].

На российском рынке переработкой шин представлено порядка 60-100

компаний. Самый популярный способ переработки – дробление в резиновую

крошку. К самым крупным компаниям относятся:

ЗАО «Волжский регенератно-шиноремонтный завод»

(Волгоградская область);

ОАО «Чеховский регенератный завод» (Московская область);

ЗАО «Завод по переработке покрышек №1» (Владимирская

область);

ООО «КСТ-Экология» (Смоленская область);

Перечисленные предприятия перерабатывают порядка 60% шин от

общего объема переработки в Российской Федерации. Несмотря на то. Что в

России существует относительно большое количество заводов по переработке

шин, к настоящему времени по-прежнему уровень переработки от общего

числа изношенных шин находится около 20%.

19

Региональное распределение действующих предприятий по переработке

шин выглядит следующим образом:

центральный федеральный округ – объем образованных шинных

отходов равняется 442,3 тыс. тонн, при 13 предприятиях по

переработке шин общей мощностью 189,8 тыс. тонн. Доля

покрытия объема образования отходов составляет 42,9%;

северо-западный федеральный округ – объем образованных

шинных отходов равняется 161,7 тыс. тонн, при 12 предприятиях

по переработке шин общей мощностью 75,5 тыс. тонн. Доля

покрытия объема образования отходов составляет 46,7%;

южный федеральный округ – объем образованных шинных

отходов равняется 173,8 тыс. тонн, при 7 предприятиях по

переработке шин общей мощностью 68 тыс. тонн. Доля покрытия

объема образования отходов составляет 39,1%;

северо-кавказский федеральный округ – объем образованных

шинных отходов равняеется 107,2 тыс. тонн, при 2 предприятиях

по переработке шин общей мощностью 3,5 тыс. тонн. Доля

покрытия объема образования отходов составляет 3,3%;

приволжский федеральный округ – объем образованных шинных

отходов равняется 338,6 тыс. тонн, при 19 предприятиях по

переработке шин общей мощностью 99 тыс. тонн. Доля покрытия

объема образования отходов составляет 29,2%;

уральский федеральный округ – объем образованных шинных

отходов равняется 168,4 тыс. тонн, при 7 предприятиях по

переработке шин общей мощностью 35 тыс. тонн. Доля покрытия

объема образования отходов составляет 20,8%;

сибирский федеральный округ – объем образованных шинных

отходов равняется 226,6 тыс. тонн, при 14 предприятиях по

20

переработке шин общей мощностью 84,5 тыс. тонн. Доля

покрытия объема образования отходов составляет 37,3%;

дальневосточный федеральный округ – объем образованных

шинных отходов равняется 84 тыс. тонн, при 4 предприятиях по

переработке шин общей мощностью 18,2 тыс. тонн. Доля

покрытия объема образования отходов составляет 21,7%;

1.4 ХАРАКТЕРИСТИКА СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ

УТИЛИЗАЦИИ ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫ ШИН

Методы утилизации и переработки изношенных шин глобально делятся

на 2 основные категории: физико-механические и термические способы

переработки. К физико-механическим способам переработки относят

дробление шин в крошку, восстановление до вторичного использования,

дробление взрывом и бародеструкцию. К термическим способам относится

сжигание шин, газификацию, СВЧ-Пиролиз и Классический пиролиз.

Самый распространенный способ переработки (в России) изношенных

шин в настоящее время – дробление шины в крошку. Суть данного способа

рассмотрена ниже (рисунок 1), на примере предприятия «Корд-экс», г. Пермь.

По ленточному транспортеру шина перемещается на стол пресса для резки.

Далее фрагментированные куски резины подаются в загрузочные устройства

высокого давления. В данной установке резина проходит этап экструзии на

куски 20-80 мм. Затем смесь резины, ткани и металлокорда подается в аппарат

очистки брикетов, где происходит их разделение. В магнитном сепараторе

отделяется металлокорд, который поступает в контейнер. В дробилке остатки

металла измельчаются до 10 мм, и далее вся смесь подается в кордоотделитель,

где резиновая крошка проходит сепарацию на две фракции: до 3 мм и от 3 до

10 мм. Текстильный корд поступает в контейнер. Дополнительное

улавливание металла из резиновой крошки фракции 3-10 мм происходит в

магнитном сепараторе, захваченный металл попадает в контейнер. После

21

магнитного сепаратора резиновая крошка направляется в бункер-накопитель,

откуда попадает в экструдер измельчитель. В случае, если резиновая крошка

более 3 мм необходима для реализации она направляется в накопитель через

дозатор.

В противном случае далее измельченные продукты направляются в

магнитный сепаратор, куда из циклона поступает крошка размером менее 3 мм

из-под кордоотделителя. Остатки выделенного металла направляются в

контейнер, а резиновая крошка со смесью текстиля по транспортеру

направляется в кордоотделитель. Текстильный корд поступает в контейнер, а

резиновая крошка направляется на вибросито. Вибросито необходимо, чтобы

разделить получившуюся крошку на 3 фракции:

I. от 0,3 до 1,0 мм;

II. от 1,0 до 3,0 (4,0) мм;

III. свыше 3,0 (4,0) мм.

В случае, если резиновая крошка имеет фракцию более 3,0 мм, она

возвращается в экструдер-измельчитель. С помощью транспортера резиновая

крошка I и II фракции поступает в бункеры накопители, откуда дозаторами

перемещается в бумажные мешки. Весы служат для контроля отгружаемого

материала. Заполненные товарной крошкой мешки прошиваются на машине

[12].

В настоящее время в Российской федерации описанный выше и

продемонстрированный на рисунке 1 метод переработки является наиболее

распространенным.

22

Восстановление шин для вторичного использования также применяется

довольно часто. В большинстве случаев этот процесс подразумевает замену

изношенного протектора с использованием материала идентичного

оригинальному. Резина восстанавливается в несколько этапов:

на первом этапе любая покрышка подвергается осмотру для

выявления всех дефектов;

далее происходит шерохование – процесс удаления остаточных

частей старого протектора;

ремонт покрышки. На данном этапе происходит удаление

повреждений с внешней и внутренней сторон, при наличии

сквозных проколов, их армируют;

подготовка шины к вулканизации. Поверхность шины

подвергается грунтовке сырым составом резины, после чего

происходит процесс сушки в течение необходимого времени.

1- пресс стол, для резки; 2 - загрузочные устройства высокого давления; 3 -

аппарат очистки брикетов; 4 – сепаратор; 5 – контейнер для металлокорда; 6 –

дробилка; 7 – кордоотделитель; 8 – контейнер для текстиля; 9 – магнитный

сепаратор; 10 – контейнер для металла; 11 – бункер накопитель; 12 – экструдер

измельчитель; 13 – дозатор; 14 – магнитный сепаратор; 15 – циклон; 16 –

контейнер, для остатков материалов; 17 – кордоотделитель; 18 – контейнер для

текстильного корда; 19 – вибросито; 20 - накопитель; 21 – дозаторы фракции I и

II; 22 – весы; 23 – прошивочные машины;

Рисунок 1 - Схема переработки резины в крошку

23

Затем поверх грунтовочного слоя каркас накрывается лентой из

сырой резины;

каркас, прошедший все предыдущие этапы, проходит процесс

установки нового протектора;

вулканизация. Заранее подготовленный каркас помещают в

автоклав с заданными параметрами (время, температура,

давление), где происходит процесс вулканизации сырой резины;

пере тем, как восстановленная шина остынет, происходит

заключительная проверка, для выявления возможных дефектов и

недоработок.

Восстановленные шины уже не обладают первоначальным запасом

прочности, однако готовые продукты позволяют значительно продлить срок

службы шины.

Дробление взрывом. Суть данного метода заключается в том, что шины

в определенном количестве (до 500 кг, загружают в емкость и охлаждают до

температуры -60°С. Затем шины погружают в рабочую камеру

(взрывоциркулятор) со взрывчаткой, где происходит детонация и охлажденная

хрупкая резина разрушается на мелкие частицы [10].

Бародеструкциия. Данный метод является крайне энергозатратным.

Суть заключается в измельчении шин при помощи гидравлического пресса. Из

цельной шины резина под высоким давлением выдавливается или отжимается

из корда шина. Конечным продуктом является резиновая крошка, диаметров

до 0,8 мм и металлокорд [11]. Полученный в ходе переработки текстильный

корд может использоваться, как исходное сырье для изготовления тепло и

звукоизоляционных материалов, тампонирования скважин при бурении, в

качестве армирующего наполнителя при изготовлении композиционных

эластомерных материалов [16].

Сжигание шин. Использования шин в качестве топлива используют в

цементных печах и на ТЭЦ, однако это не приносит существенной прибыли.

При производстве цемента количество шин, которые используются в качестве

24

топлива, ограничено. Это связано с тем, что их использование негативно

отражается на качестве цемента. В следствие того, что при сжигании шин

образуется большое количество загрязняющих газообразных веществ, таких,

как углекислый газ (СО2), серосодержашие соединения, большое количество

копоти и различных канцерогенных соединений (фенантрен, антрацен и т.д.)

[20], то такое производство потребует существенных затрат на очистку

отходящих газов и последующую утилизацию уловленных вредных примесей.

Помимо этого, при использовании шин в качестве топлива для ТЭЦ они имеют

довольно низкий КПД [16].

Газификация шин. Одним из способов переработки

углеводородсодержащих соединений является процесс газификации, при

котором водород и углерод от исходного топлива (в том числе изношенных

шин) из твердой фазы переводится в газовую в виде монооксида углерода (СО)

и молекулярного водорода (Н2). Подобный газ является востребованным и

ценным химическим сырьем для проведения органического синтеза.

Одним из современных методов организации газификации

(высокотемпературного процесса) является использование

низкотемпературной плазмы, где температуры достигают 2500-1000 К или

2220-9720 °С. Основные преимущества данного метода заключается в

следующем:

высокие температуры процесса (как следствие, ускоренные

химические реакции);

расширенные возможности управления процессом;

увеличение удельного выхода химической энергии;

сниженные концентрации негорючих веществ в синтез-газе [14].

СВЧ-пиролиз. Одним из инновационных и передовых методов

переработки шин является метод СВЧ-пиролиза. СВЧ-Пиролиз – это новое

направление в переработке шин. При воздействии микроволнового поля на

25

обрабатываемый материал распределение энергии происходит одновременно

по всему объему, поэтому нагрев материала происходит значительно быстрее,

чем при обычном пиролизе (который происходит при конвекционном

нагреве). Вследствие того, что сам механизм нагрева материала в поле СВЧ

принципиально отличается от обычного нагрева, значительно отличается и

состав газообразных и жидких продуктов. Так как нагрев происходит

одновременно по всему объему, то данная технология позволяет сократить

время и увеличить глубину переработки в сравнении с традиционным

пиролизом. Пиролиз с применением энергии СВЧ-поля нагревает материал до

необходимой температуры деструкции одновременно по всему объему, в

отличие от конвекционного способа, при котором нагрев происходит от

поверхности (внешней части) внутрь массы. При правильном подборе

параметров СВЧ-установки микроволновый пиролиз позволяет при

минимальных затратах энергии и времени, практически безотходно

перерабатывать любые резинотехнические изделия. Также, этот способ

пиролиза более экологичен, в сравнении с традиционными термическими

способами переработки, где нагрев резины осуществляется сжиганием частью

образующихся в ходе пиролиза газов и других горючих материалов [21].

Однако, несмотря на данные плюсы у этой технологии есть существенные

особенности, которые ограничивают ее применение:

во-первых, в процессе СВЧ-Пиролиза шин образуются

углеводороды, которые заново легко полимеризуются в

высокомолекулярные смолистые соединения. При подборе

оптимальных режимов можно добиться продукта с минимальным

содержанием высокомолекулярных углеводородов и

серасодержаших соединений, но практика показывает, что для

этого потребуются дополнительные добавки в виде гидроксида

калия (КОН) [22];

26

во-вторых, метод СВЧ-Пиролиза на практике применялся только

в лабораторных условиях. Внедрение данной технологии в

промышленных масштабах ограничивается тем, что излучатель

сверхвысоких частот требует существенных капитальных

вложений, в сравнении с классической печью для пиролиза. В

России данные испытания проводились на экспериментальной

лабораторной СВЧ-установке. Измельченный материал

(габаритами 5х5 мм) загружали в кювету и подвергали пиролизу

под воздействием СВЧ-излучения частотой 2.45 ГГц, мощностью

1 кВт. Под воздействием СВЧ-излучения масса нагревалась до

450-500°С, в результате чего происходила термическая

деструкция [21]. Высокие затраты означают увеличенную

себестоимость продукции. Также сама технология требует

углубленных знаний на стыке физики и химии, что делает

затруднительным подбор компетентных кадров.

Технологию СВЧ-Пиролиза возможно применять для получения

химических продуктов пиролиза, однако для того, чтобы внедрить данную

технологию в промышленных масштабах необходимо снизить стоимость

готовых продуктов и проводить дополнительные исследования.

Классический пиролиз методом конвекционного нагрева. Данная

технология основана на том, что отработанные автомобильные шины

загружаются в реторту и герметично закрываются. Далее происходит нагрев

загруженных материалов без доступа воздуха. В отличие от СВЧ-пиролиза

нагрев происходит не так равномерно, однако оборудование для технологии

конвекционного нагрева стоит существенно дешевле. Для начала процесса

деструкции подогрев тигля емкости, с отработанными автомобильными

шинами, осуществляется от внешнего источника. Со временем, как только

начнется процесс деструкции молекулярных цепочек, газ, который будет

образовываться в ходе пиролиза, будет подогревать тигли практически

исключая потребность в постоянной подаче тепла извне.

27

Одним из преимуществ пиролиза изношенных автомобильных шин, как

метода переработки (утилизации), является его экологическая безопасность.

Данный процесс протекает практически в полном отсутствии атмосферного

воздуха, следствием чего является результат в виде низких концентраций

токсичных соединений, таких, как диоксид серы (SO2), оксид азота (NO),

оксид углерода (СО). Образование твердого углеродного остатка также

является важным аргументом в пользу выбора в качестве переработки

изношенных шин метод пиролиза. Твердый углеродистый остаток или

технический углерод в виде отдельных кусков и частиц широкого

фракционного состава представляет интерес в качестве вторичного сырья во

многих отраслях, например, в дорожном строительства, в лакокрасочной

промышленности и производстве резины и многих других отраслях

химической промышленности, однако часто он требует дополнительно

обработки.

Оставшаяся часть газа, которая не использовалась для топки реактора в

качестве поддержания процесса пиролиза, либо сжигается на свече, либо

поступает в котел утилизатор, либо компримируется (или сжижается).

Углеродсодержащий остаток проходит через магнитный сепаратор (или

вибросито) с целью отделения металлической составляющей корда.

Жидкие продукты имеют различный фракционный состав и состоят из

смеси бензинов, дизельного топлива и мазута. Они могут использоваться, как

топливо для котельных без переработки, однако для получения более

качественных продуктов рекомендуется подвергать конечные жидкие

продукты пиролиза дополнительной обработке на ректификационных

колоннах.

28

2 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УТИЛИЗАЦИИ

ИЗНОШЕННЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН

2.1 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПЕРЕРАБОТКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН

Для проведения анализа технологий переработки изношенных

автомобильных шин рассмотрим основные продукты, которые получаются в

ходе переработки. Независимо от способов утилизации изношенных

автомобильных шин и различных резинотехнических изделий,

предприниматели и ученые, занимающиеся данным вопросом, стремятся

получать продукцию, которая может реализоваться на рынке. В таблице 2

представлены основные продукты переработки изношенных шин, которые

успешно реализуются на рынке.

Таблица 2 – Основные продукты переработки изношенных шин

№ Продукт переработки Краткая характеристика внешнего вида

1 Регенерат Пластичный материал, способен

подвергаться технологической обработке,

вулканизоваться, при введение

специализированных вулканизирующих

агентов.

Внешний вид регенерата

29

Продолжение Таблицы 2

№ Продукт переработки Краткая характеристика внешнего

вида

2 Резиновая крошка Измельченный материал

вулканизированных резинотехнических

изделий. Размер частиц варьируется от

0,02 до 3 мм, в зависимости от

производственных параметров.

Внешний вид резиновой крошки

3 Жидкие углеводородные смеси Представляет собой синтетическую нефть,

которая схожа по своему составу с

природной, однако не является

идентичной ей. В зависимости от

выбранных технологических режимов

возможно получать различный

фракционный состав жидкого продукта.

Внешний вид жидких углеводородных

смесей

4 Пиролизный газ Бесцветный газ состоящий из

углеводородов с длиной цепи до С4-С5.

30

Окончание Таблицы 2

№ Продукт переработки Краткая характеристика внешнего

вида

5 Технический углерод Мелкодисперсный черный порошок с

размером частиц менее 1 мм в диаметре

Технический углерод

Регенерат отработанных автомобильных шин – это пластичный продукт

переработки резины, который способен к повторной вулканизации. Процесс

получения регенерата включает в себя подготовку сырья, регенерирование и

механическую обработку. Во время подготовки сырья резину отделяют от

посторонних включений, таких, как текстильные материалы и металлы. Затем

резину измельчают в крошку размером ~0,5 мм. Регенерацию измельченной

крошки проводят при воздействии температуры, химических реагентов и

механическом воздействии в присутствии активаторов регенерации и

смягчителей. Операция регенерации направлена на разрушение

вулканизированной ранее сетки и образование новых связей. Применение

регенерата в резиновых смесях способствует более быстрому поглощению

вводимых в резиновую смесь порошкообразных ингредиентов, экономит

каучук, наполнители, пластификаторы и удешевляет общую себестоимость

продукции. Применяется при производстве резиновой обуви, спортивного

инвентаря, различных резинотехнических изделий и автомобильных шин. В

зависимости от производимого изделия ограничивается количество,

добавляемого во время технологического процесса, регенерата.

31

Описание процесса регенерации. Перед регенерацией резиновые отходы

измельчают в крошку, отделяют текстильную ткань и металл, после чего

крошку смешивают с добавками-смягчителями и активаторами процесса

девулканизации, способствующими переходу резины в пластичное

состояние. В качестве смягчителей при девулканизации используют

органические продукты (сосновые, газогенераторные и сланцевые смолы,

канифоль, технические масла и др.) с температурой кипения выше 300°С,

значительно превышающей температуру процесса девулканизации.

В таблице 3 проведено сравнение преимуществ и недостатков

применения регенерата. Роль смягчителей заключается в том, что их молекулы

проникают между молекулами каучука в резине, вызывая ее набухание в

результате увеличения межмолекулярных расстояний и ослабления

межмолекулярных сил притяжения, что сокращает вероятность процессов

структурирования каучука. Смягчители, кроме того, образуют один из

компонентов регенерата, увеличивая его пластичность. Их доза составляет 10-

30% (в отдельных случаях до 50%) от массы резины.

Как активаторы (агенты окислительной деструкции) процесса девулканизации

используют дисульфид пента-хлортиофенола, дисульфид трихлортиофенола,

их цинковые соли и другие химические пластификаторы. Применение этих

соединений позволяет значительно (на 40-50%) сократить время

девулканизации и понизить ее температуру. Добавляют их 0,15-3,0% в

зависимости от состава резины.

Процесс девулканизации является основной стадией производства

регенерата. Измельченную резину нагревают с добавками в течение

определенного времени при повышенной температура (до 190°С). При этом

одновременно происходит 2 процесса: деструкция и вулканизация каучука, в

ходе чего его пространственная структура частично разрушается.

Продукт, получаемый в результате девулканизации — девулканизат,

имеет в своей структуре большое число ненасыщенных двойных связей, что

объясняет способность к вулканизации приготовленного на его основе

32

регенерата. Независимо от метода регенерации резиновые изделия (в

основном автомобильные покрышки) сначала проходят подготовительные

операции, в целом одинаковые для всех методов: их подвергают сортировке

по видам, типам и содержанию каучука, освобождают от металла на

борторезательных станках, разрубают механическими ножницами на 2-4

части, измельчают на шинорезах на полукольца шириной 10-40 мм, которые

дробят в резиновую крошку последовательной переработкой на дробильных и

размольных вальцах (используют также молотковые дробилки и дисковые

мельницы), агрегированных с виброситами. Получаемая резиновая крошка

(частицы размером 1-2 мм) с содержанием текстильных волокон от 2 до 10%

(в зависимости от последующего метода обработки) является полупродуктом

для производства регенерата.

В качестве примера, рассмотрим регенерацию резины по

водонейтральному методу, где прерывное перемешивание способствует

лучшему набуханию резины в смягчителях. Кроме того, при использовании в

качестве смягчителей смол хвойных пород древесины, содержащиеся в них

водорастворимые кислоты разрушают остатки текстильного волокна

(аналогичный эффект достигается при добавлении хлоридов цинка и кальция).

Данные операции положительно сказывается на качестве регенерата. При

прочих равных, наиболее совершенным методом регенерации резины является

термомеханический метод, позволяющий значительно ускорить

технологический процесс, сделав его непрерывным, и обеспечить снижение

себестоимости регенерата за счет максимальной механизации и

автоматизации производства.

При производстве регенерата термомеханическим методом (рисунок 2)

обестканенную до остаточного содержания волокна 2% резиновую крошку

непрерывно смешивают с смягчителями (или мягчителями) и в течение 4-12

мин пропускают через червячный девулканизатор (червячный пресс) с

удлиненным корпусом при температуре 140-210°С. Выходящий из пресса

девулканизат обрабатывают на рафинировочных вальцах с получением

33

регенерата. Производимый таким способом регенерат более однороден и

пластичен, чем регенерат, получаемый водонейтральным методом [23].

1 — бункер для дробленой резины; 2 — емкость для мягчителей; 3 —

дозаторы; 4 — смеситель; 5 — червячный девулканизатор; 6 —

рафинировочные вальцы; 7 — продукт.

Рисунок 2 - Схема производства регенерата термомеханическим методом

Таблица 3 – Преимущества и недостатки переработки шин в регенерат

№ Преимущества Недостатки

1 Способность повторно использовать

полученный регенерат в производстве

резинотехнических изделиях

При повышении концентрации

регенерата в исходном сырье для

производства резинотехнических

изделий снижается прочность конечных

продуктов

2 Снижает затраты при повторном

использовании в качестве добавок к

исходному сырью

Необходимость высокой степени

однородности регенерата, для получения

пластичного продукта

3 Не требует высокотехнологичного

оборудования

Необходимость использования

дополнительных сырья для производства

4 Небольшой штат необходимых

сотрудников

(5-6 человек)

Отходы производства такие, как пыль от

резиновой крошки, выбросы химически

реагентов (активаторов вулканизации,

смягчителей), шумовые и

виброзагрязнения

5 Необходимость утилизации изношенных

продуктов, производимых с регенератом

Резиновая крошка. В параграфе «характеристика существующих

способов утилизации изношенных шин» подробно был описан метод

получения резиновой крошки. Рассмотрим основные направления

34

применений резиновой крошки в промышленности и в быту, для проведения

анализа с другими способами переработки. Резиновую крошку применяют, как

бесшовные покрытия для игровых и спортивных площадок, беговых дорожек

и других объектов спорта. Основная фракция резиновой крошки, которая

подходит для применения в описанных областях – 2-4 мм. Одним из

недостатков формирования изделий для подобного рода применения является

чистота исходной резиновой крошки от резиновой пыли и текстиля. Наличие

подобных загрязнителей увеличивает расход связующего клея, который

придает основной вес себестоимости готовой продукции. Несмотря на

упомянутый недостаток фракция гранул в пределах 2-4 мм является наиболее

распространенной на рынке. Так как основной рынок сбыта – это спортивные

площадки, находящиеся на улице, то описанный продукт имеет сезонность –

теплое время года. Это связано с тем, что резиновые покрытия из шинной

крошки изготавливают непосредственно на объекте открытом воздухе.

Соответственно, потребление шинной крошки будет осуществляться только в

теплое время года.

Резиновая крошка диаметром 1,5-3 мм применяется в системах

искусственных газонов. Например, на 1 стандартное футбольное поле уходит

около 80 тонн. резиновой крошки.

Фракция резиновой крошки 0,1-1 мм применяется в верхних слоях

асфальта.

Применение резиновой крошки возможно для дальнейшего получения

регенерата. Данное производство подробно было описано выше.

Теоретически резиновая крошка может быть использована в качестве

сорбента нефтепродуктов на воде и земле, однако данное применение

резиновой крошки не получило широкое распространение [29].

Переработка отработанных шин в крошку в Российской Федерации на

данный момент является наиболее популярным методом. Рассмотрим

преимущества и недостатки данного метода переработки (Таблица 4)

35

Таблица 4 – Преимущества и недостатки переработки изношенных шин

в крошку

№ Преимущества Недостатки

1 Большой опыт переработки данным

методом как на территории РФ, так и за

границей

Сезонность бизнеса, основанного на

данном методе

2 Возможность диверсификации

выпускаемой продукции

Частые простои оборудования из-за

частого износа деталей,

подвергающихся механическому

износу

3 Небольшой штат необходимых

сотрудников (4-5 человек)

Большая конкуренция на рынке,

относительно других способов

4 Не высокая технологическая сложность и

специфичность оборудования

Необходимость утилизации

изношенных продуктов, производимых

из резиновой крошки

5 Возможность масштабирования

производства

Невозможность полного улавливания

тонкоизмельченных отходов

текстильного корда, паль от которого

загрязняет экологию

Жидкие углеводородное смеси, пиролизный газ, технический углерод.

Все эти компоненты получают путем термической или термохимической

обработки изношенных автомобильных шин. Рассмотрим метод СВЧ-

пиролиза, где, часть выхода жидких углеводородных смесей, равна ~50% по

массе, при этом твердый остаток составлял около 41%, а пиролизный газ ~9%.

По данным [22] в состав газообразных продуктов СВЧ-пиролиза входят

водород (Н2), диоксид углерода (СО2), монооксид углерода (СО), сероводород

(H2S), а также предельные (С-С4) и непредельные (С2-С4) углеводороды. Среди

всех компонентов по содержанию превалирует водород (до 60%об.).

Полученный твердый остаток представляет собой хрупкий порошок пористой

структуры с содержанием углерода до 85-90%. По некоторым данным

технический углерод может содержать до 92-99% чистого углерода, что

допускает его применение для получения углерод-углеродных материалов

(УУМ). УУМ – это новый класс пористых композитных материалов,

сочетающих преимущества как графита, так и активных углей [10].

Очевидным преимуществом СВЧ-пиролиза над классическим является более

36

равномерный нагрев всего объема перерабатываемых покрышек.

Равномерный нагрев обеспечивает высокую скорость пиролиза и бóльший

выход жидких и твердых компонентов, которые являются более ликвидным

товаром на рынке. В связи с тем, что данная технология в настоящее время не

нашла своего применения в промышленном масштабе, то необходимо

продолжать исследования в области СВЧ-пиролиза. Подобные исследования

необходимы для открытия более совершенной технологии, которая смогла бы

повысить КПД и снизить экологическую нагрузку пиролиза, как метода

переработки изношенных шин. Так как нагрев происходит при помощи

сверхвысоких частот, а не при помощи источника тепла извне, то снижается

нагрузку на экологию, так как отсутствует постоянная необходимость

подогрева реактора внешним источником. В таблице 5 рассмотрены

преимущества и недостатки переработки изношенных шин методом СВЧ-

Пиролиза.

Таблица 5 – Преимущества и недостатки переработки изношенных шин

методом СВЧ-Пиролиза

№ Преимущества Недостатки

1 Более равномерный нагрев, как

следствие, большая скорость и полнота

протекания процесса пиролиза

Отсутствие опыта промышленного

применения

2 Минимальная экологическая нагрузка на

окружающую среду во время процесса

пиролиза

Дороговизна оборудования для

производства

3 Больший выход жидкого продукта в

сравнении с классическим пиролизом

Протекание реакций диенового синтеза

в результате взаимодействия молекул

непредельных углеводородов

(необходимость использования

дополнительных реагентов)

4 Высокий КПД производства Высокая себестоимость продуктов

пиролиза

5 Не требуется последующей утилизации

продуктов переработки, в отличие от

переработки шин в регенерат или в

резиновую крошку

В сравнении с СВЧ-пиролизом, при классическом пиролизе процесс

нагрева происходит при помощи подогрева реактора (тигля) извне. Сам

37

процесс может осуществляться в среде с недостатком кислорода, в вакууме, в

атмосфере водорода, и присутствии катализаторов или без них, в реакторах

периодического или непрерывного типа. Выбор технологии зависит от

конечного продукта, который хочет получить производитель. Несмотря на

относительную неравномерность нагрева, оборудование стоит существенно

дешевле, чем технологии разложения отработанных шин воздействием

сверхвысоких частот. По данным [10] выход готовой продукции при

переработки изношенных шин методом пиролиза составляет 4,8-7,9% по газу.

41,7-59,2% по жидкому продукту, 18,9-39,5% по техническому углероду и 12%

по металлокорду. При переработке шин методом пиролиза необходимо

помнить о том, что во время термического разложения резины, происходит

выделение опасны газов. Для снижения экологической нагрузки на

окружающую среду технологическими процессами предусматриваются

газоочистители, которые обеспечивают наибольшую экологичность данного

процесса. Как писалось выше, жидкие продукты пиролиза применимы в

качестве готового печного топлива. Помимо этого, для получения чистых

компонентов из жидкой углеводородной смеси, пиролизную жидкость можно

подвергнуть дальнейшей обработке и разделения на отдельные компоненты на

ректификационной колонне. В таблице 6 приведены преимущества и

недостатки переработки отработанных шин методом пиролиза.

Таблица 6 – Преимущества и недостатки переработки шин методом

пиролиза

№ Преимущества Недостатки

1 Минимальная экологическая нагрузка на

окружающую среду

Дороговизна оборудования (но

существенно дешевле оборудования

для СВЧ-пиролиза)

2 Опыт переработки методом пиролиза за

рубежом

Сложность печей

3 Свободный рынок для данного метода

переработки на территории РФ

Необходимость очистки отходящих

газов

4 Отсутствие необходимости применения

дорогостоящего сырья для поддержания

процесса

Низкая скорость процесса

38

Окончание таблицы 6

5 Не требуется последующей утилизации

продуктов переработки, в отличие от

переработки шин в регенерат или в

резиновую крошку

Взрывоопасность производства

К термическим способам переработки также относится и газификация

отработанных шин. В отличие от пиролиза, процессы газификации можно

разделить на 2 способа подведения тепла:

a) Автотермический процесс, то есть энергия, необходимая для

протекания процесса, образуется за счет сгорания части сырья;

b) Аллотермический, то есть энергия тепла подводится от внешних

источников (подобно классическому пиролизу).

Как было описано выше, одним из современных методов организации

газификации является использование низкотемпературной плазмы. Например,

в [20], воздух, используемый в качестве плазмообразующей среды, содержит,

% (мас.): азот (N2) – 74,43; кислород (О2) – 22,81; аргон (Ar) -1, 27; диоксид

углерода (СО2) – 0,04; воду (H2O) – 1,45. Для создания высоких температур,

необходимых для газификации отработанных шин, необходимо затратить

большое количество энергии. В таблице 7 приведены преимущества и

недостатки переработки отработанных шин методом газификации.

Таблица 7 - Преимущества и недостатки переработки шин методом

№ Преимущества Недостатки

1 Быстрота реакции Трудность реализации промышленного

применения

2 Минимальная экологическая нагрузка на

окружающую среду во время процесса

пиролиза

Дороговизна и сложность

оборудования для производства

3 Больший выход газообразного продукта Необходимость высоких температур,

как следствие, высоких энергозатрат

производства

4 Минимальные затраты энергии (большее

КПД производства)

Высокая себестоимость продуктов

5 Не требуется последующей утилизации

продуктов переработки, в отличие от

переработки шин в регенерат или в

резиновую крошку

Трудность в подборе компетентных

кадров для контроля производства

39

Помимо описанных и проанализированных методов переработки

существует возможность восстановления протектора на отработанных шинах.

В рамках анализа существующих методов переработки, восстановление шин

не рассматривается, так как после выхода восстановленной шины из

эксплуатации ее необходимо будет перерабатывать на ровне с другими

изношенными шинными отходами.

В таблице 8 приведен сравнительный анализ различных методов

переработки изношенных шин. В качестве критериев для анализа были

выбраны следующие позиции:

необходимость дальнейшей обработки продуктов переработки для

реализации. Под данным критерием подразумевается необходимость

проведения дальнейших манипуляций с продуктами переработки, чтобы их

можно было реализовать на рынке. Так, при переработке шин в крошку, она

является промежуточным звеном, между началом переработки и конечным

продуктом, например, покрытием для детской площадки. В случае

переработки шины в регенерат, полученное сырье является составляющим

при производстве новых шин, прорезиненных покрытий и другим

резинотехническим изделиям, но не конечным продуктом. При

газификации шин, полученный синтез газ является основой для

производства органического синтеза, но также не конечным продуктом.

При пиролизе шин все полученный продукты: газ, жидкое топливо и

металлокорд можно реализовывать на рынке, однако при необходимости

пиролизная жидкость и технический углерод могут подвергаться

дальнейшей обработке для получения более чистых продуктов. При

сжигании шин, они являются сырьем для получения энергии;

необходимость утилизации продуктов переработки, после окончания срока

эксплуатации. В случае переработки шин в регенерат или в резиновую

крошку, последующие продукты, которые реализуются на рынке имеют

свой срок годности. После истечения данного срока годности изделия из

переработанной резины также необходимо утилизировать;

40

опыт промышленного применения. У всех методов, кроме СВЧ-Пиролиза

есть опыт промышленного применения, что является весомым

отрицательным фактом при выборе метода переработки изношенных шин.

скорость переработки. При оценке скорости переработки в данном анализе

будут учитываться факторы сезонности производства, для термических

методов – эффективность нагрева, частота поломок оборудования. При

данных установленных параметрах и, исходя из прочитанной литературы:

a) скорость переработки шин в регенерат и в резину низкая, так как

случаются частые простои оборудования, в следствие износа режущих

инструментов и другого оборудования механического воздействия.

Помимо этого, переработка шин в резину релевантна только в теплое

время года, так как покрытие из резиновой крошки чаще всего

используется на детских площадках или открытых футбольных полях,

установка которых, возможна только в теплое время суток;

b) скорость переработки шин методом СВЧ-Пиролиза высокая, так как,

благодаря, механизму воздействия обеспечивается равномерность

разогрева всего объема шин, подвергающихся утилизации;

c) скорость переработки классического пиролиза средняя, так как при

конвекционном нагреве трудно обеспечить равномерность нагрева,

следовательно, это является лимитирующей стадией переработки;

d) скорость переработки методом газификации высокая, так как в данном

методе используются крайне высокие температуры (до 10 000°С)

e) критерий скорости переработки не применим к сжиганию шин, так как

в данном случае шины уже являются топливом и из них не получают

продукты переработки.

факторы экологического воздействия. В данном анализе под факторами

экологического воздействия будут пониматься загрязнения, которые

образуются в ходе выбранного метода переработки.

41

a) при переработке шин в регенерат образуется пыль от резиновой крошки,

которую невозможно полностью уловить, и она оказывает негативное

влияние на окружающую среду (загрязняет окружающие водоемы,

попадает в пищу к диким животным, находящимся в пределах

производственной зоны и т.д.). Также используемые при производстве

регенерата органические смолы, а также неорганические соли могут

оказывать существенной влияние на экологию;

b) в случае переработки шин в резиновую крошку, экологическое

воздействие схоже с переработкой шин в регенерат. Пыль от

производства резиновой крошки оказывает основное влияние на

окружающую среду;

c) в случае с пиролизом или газификацией, основное экологическое

воздействие, которое возникает при производстве – это образование

вредных выбросов в виде опасных газов таких, как СО, H2S или СО2.

Однако современные пиролизные установки оснащены эффективными

газоочистными установки, поэтому экологическая нагрузка от данного

метода минимальная. При грамотном выборе установки одним из

немногих экологических воздействий будет являться байпасный факел

для сброса лишнего давления.

d) при сжигании шин, несмотря на то, что они относятся к IV классу

опасности, продукты их горения являются токсичными канцерогенными

вещества, относящиеся к I-II классу опасности. Например, оксиды серы,

ароматические углеводороды, конденсированные ароматические

углеводороды, хлорпроизводные и многие другие соединения.

42

Таблица 8 – Сравнительный анализ различных методов переработки изношенных шин

Критерий

Метод переработки

Переработка шин

в регенерат

Переработка шин

в крошку

СВЧ-Пиролиз Классический

пиролиз

Газификация Сжигание

Необходимость

дальнейшей обработки

продуктов переработки для

реализации

Да Да При

необходимости

При

необходимости

Да Нет

Необходимость утилизации

продуктов переработки,

после окончания срока

эксплуатации

Да Да Нет Нет Нет Нет

Опыт промышленного

применения

Да Да Нет Да Да Да

Скорость переработки

(низкая, высокая, средняя)

Низкая Низкая Высокая Средняя Высокая -

Факторы экологического

воздействия

Пыль от

резиновой

крошки,

органические

масла,

неорганические

соли

Пыль от

резиновой

крошки

Углекислый

газ

Углекислый газ Углекислый газ,

монооксид

углеода

Оксиды серы,

ароматические

углеводороды,

конденсированные

ароматические

углеводороды,

хлорпроизводные

и т.д.

43

В ходе проведенного анализа методов переработки изношенных шин, в

качестве основного и расчетного метода будет выбран Пиролиз. Во-первых, во

многих развитых странах (Англия, Франция, Германия, США, Япония и т.д.

[10]) данный метод занимает существенную долю, среди альтернативных

способов. Во-вторых, продукты пиролиза не нуждаются в дальнейшей

переработке, в отличие от резиновой крошки или регенерата. В-третьих,

уровень современных технологий в области переработки отходов находится

на высоком уровне, в некоторых странах перерабатывается до 100%

отработанных шин [13] и 60% приходится на пиролиз, что говорит о большом

опыте зарубежных стран в данной сфере, а также о минимальном

экологическом воздействии на окружающую среду в сравнении с другими

методами.

2.2 ХАРАКТЕРИСТИКА И ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ШИН МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА

В качестве примера для описания технологического процесса

переработки шин методом Пиролиза возьмем установку «Пиротекс»

производства группы компаний «Железно». Данный выбор связан с тем, что

компания максимально открыто демонстрирует выстроенный

технологический процесс и конструкцию своих аппаратов. Помимо этого, под

данным [28] у данной компании есть опыт поставки пиролизных установок в

более чем 20 различных городов, в том числе и в зарубежные страны.

Суть процесса пиролиза заключается в термическом разложении

углеводородных макроцепочек на менее крупные фрагменты с целью

формирования газообразных (с длиной цепи ~С1-С5), жидких (~С5-С13) и

твердых (то есть углерода) продуктов. Изначально сырье для пиролиза –

отработанные автомобильные шины необходимо просушить, для того, чтобы

сократить к минимуму содержание влаги в исходном сырье. Это необходимо

для того, чтобы избежать побочных реакций и уменьшить количество

химически связанно «пиролизной воды» в конечных продуктах, так как она

44

напрямую влияет на их качество. На рисунке 3 представлены основные узлы

пиролизной установки «Пиротекс».

Рисунок 3 - Схема пиролизной установки «Пиротекс»

Основным узлом в данной установке является трехсекционная

пиролизная печь, где происходит реакция термической деструкции

углеводородных цепочек отработанных шин. Переработки происходит

следующим образом. Тигли загружаются сырьем (в качестве сырья можно

использовать как цельные, так и измельченные шины) и, с помощью

грузоподъемных механизмов, помещаются в печь. Для начала протекания

процесса пиролиза тигли разогреваются жидкотопливными или

газопламенными горелками. Подогрев производится последовательно, когда

первый тигель нагревается до 200°С, во втором тигле температура будет

~60°С, а в третьем 30°С. Такой принцип нагрева значительно экономит

45

энергию. Примерно через 40 минут начинается реакция пиролиза и установка

переходит на автономное обеспечение газовым топливом.

Пирогаз подогретый до 260-560°С из тигля, загруженного резиной,

поступает по газопроводу через шлюзы в скруббер мокрой очистки, где под

действием орошения охлаждающего реагента частично конденсируется и

остывает. Далее, проходя через трубу вентури последовательно соединенную

с противоточным насадочным адсорбером, «нефтяная» составляющая

пирогаза окончательно охлаждается и конденсируется, превращаясь в

синтетическое топливо. Центробежный сепаратор служит для осушения

пирогаза от влаги. В дальнейшем газ используется для поддержания процесса

пиролиза в полном объеме.

Данная система позволяет практически полностью извлечь жидкую

составляющую из пирогаза без потерь. В процессе пиролиза под воздействием

тепла извне, на разных отрезках времени в тигле, где находиться резина

(автомобильные шины), образуется различное количество в объемном

отношении пирогаза, который с помощью газового вентилятора откачивается

из зоны реакции. Разрежение в тигле позволяет регулировать система

датчиков давления (контрольно-измерительные приборы), связанная с

частотным регулятором, который устанавливает надлежащие обороты на

газовом вентиляторе. Благодаря оперативности удаления газов из зоны

реакции общий объем жидкой фракции может достигать до 60%. Длительное

время пребывания паров пиролизной жидкости в зоне высоких температур

может спровоцировать реакции вторичного крекинга (разрушения

углеводородных цепочек), при этом пары пиролизной жидкости будут

разлагаться на неконденсируемые (при нормальных условиях) газы.

Описываемая пиролизная установка в рабочем режиме перерабатывает

до 1,5 тонны за один цикл (5-6 часов). Система последовательного

(предварительного) нагрева резины, позволяет экономить до 20% топлива на

начальной стадии. При описанном процессе, возможно, потребуется установка

байпасного факела для экстренного сброса давления.

46

После завершения процесса пиролиза твердый остаток (углерод и

металлокорд) имеет температуру 400-500°С. При естественных условиях

требуется до 14 часов охлаждения или возможно применение охлаждения

перегретым паром из парогенераторов. В таком случае время охлаждения

снижается до 4-5 часов.

Поле охлаждения до 120-140°С, выгружается и сепарируется, при этом,

крупные включения металлической проволоки отделяются на вибросите.

После вибросита по ленточным конвейерам (со встроенным магнитным

сепаратором) углеродный остаток окончательно очищается от металлических

включений. В качестве минимизации ручного труда, необходимо

использовать гидравлический опрокидыватель. По данным [28] изначально

для выхода на рабочий режим пиролиза РТИ необходимо потратить от 15 до

25% топлива, выработанного на самой установке пиролиза. Следовательно,

при загрузке в 500 кг резины на один тигель можно получить до 300 литров

пиролизного жидкого топлива, при этом 75 литров будет направляться на

предварительный нагрев сырья. После перехода с жидкого топлива

(предварительного нагрева) на газообразное (пиролизный газ) реакция

продолжается еще 4,5 часа. На место отработанного тигля с углеродистым

остатком и металлокордом помещают уже подогретый до 80-120°С тигель с

загруженной резиной. Так как тигель уже подогрет отходящими газами от

работы горелок пиролизной установки, то это позволяет затратить на 20%

меньше топлива для начала реакции, чем при запуске установки.

2.3 ЭКОЛОГИЧЕССКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОЦЕССА

ПЕРЕРАБОТКИ ШИН МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА

Исходя из состава шин при производстве, а также проанализированного

технологического процесса пиролиза, можно заключить, что основное

воздействие на окружающую среду в ходе проведения пиролиза будет

выделение углекислого газа, при подогреве тиглей.

47

По данным [28] при переработке 2 тонн автомобильных шин, выход

газообразного продукта составляет до 0,3 тонн. Следовательно, при

переработке 1 тонны автомобильных шин, выход газообразного продукта

составляет 0,15 тонн. Газ, который выделяется в ходе пиролиза, поступает на

подогрев тиглей, а также на поддержание горения байпасного факела. Исходя

из того, что весь газ, который выделяется в процессе пиролиза сжигается,

рассчитаем загрязнение атмосферы от 150 килограмм газа.

По данным [10] состав пиролизного газа представлен следующими

компонентами:

метан (~32,2%);

этан (~2,5%);

бутан (~1,4%);

этилен (~11,2%);

пентан-гептановая смесь (~10%);

окись углерода (~12,2%);

двуокись углерода (~6,8%);

а также водород и азотсодержащие компоненты (~25%).

Исходя из данных выше, рассчитаем количество выделившегося

углекислого газа и окиси углерода. Примем, что газ и топливная жидкость

дожигаются на 100% (до полного окисления в углекислый газ и воду), тогда

реакции горения будут протекать следующим образом:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О

2С2Н6 + 7О2 = 4CO2 + 6H2O

2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O

C2H4+3O2=2CО2+2H2O

C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O

2С6Н14+19O2=12CO2+14H2O

Для расчета выделившегося углекислого газа найдем количество

вещества окисленного углеводорода по формуле (1):

48

n = m/M, (1)

где m – масса углеводорода;

М – молекулярная масса углеводорода.

Рассчитаем массу выделившегося углекислого газа с учетом

стехиометрических коэффициентов.

mco2 от горения метана = (150*0,322/16)*44=132 кг

Проведя аналогичный расчет выделившегося углекислого газа для

оставшихся составляющих пиролизного газа, получим суммарное выделение

углекислого газа от сгорания ~250 кг. Предположим, что весь оксид углерода

(СО) в процессе горения окислился до углекислого газа и прибавим данное

значение и уже содержавшийся СО2 в пиролизном газе к рассчитанному

количеству. Получим, что в ходе подогрева тиглей для реакции пиролиза в

атмосферу выделяется 278,5 кг углекислого газа.

49

3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

СОЗДАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН

3.1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТА СОЗДАНИЯ

ПРОИЗВОДСТВА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ШИН

Основной целью данного проекта является создание комплекса по

переработке отходов резинотехнических изделий (РТИ), для решения проблем

утилизации автомобильных шин и снижения негативного влияния отходов на

окружающую среду.

Ожидаемые результаты от деятельности проекта:

увеличение доли перерабатываемых РТИ в Российской

Федерации;

ежегодное снижение автомобильных покрышек, отправляемых на

свалку, на 650 т;

получение экономических результатов.

Продукт проекта получается в результате переработки отработанных

автомобильных шин. В соответствии с информацией, представленной выше,

для переработки шин планируется применение технологии пиролиза,

описанная во второй главе. Данный метод переработки является наиболее

перспективным, так как продуктом пиролиза являются соединения,

обладающие энергетическим и экономическим потенциалом. В результате

пиролиза будет получен технический углерод, сталь, пиролизная жидкость и

пиролизный газ. Характеристика готовой продукции и возможности их

применение представлены в таблице 9.

50

Таблица 9 – Характеристика готовой продукции

№ Продукт Характеристика Применение

1 Технический

углерод

Технический углерод

подвергается дальнейшей

обработке, а именно флотации,

для обессеривания продукта или

реализуется, как готовый продукт

1. Шинная и автомобильная

промышленность

2. Производство красок

3. Восстановительный ремонт для

замены протектора шин

4. Предварительная обработка сильно

загрязненных сточных вод

5. Изготовление модификаторов и

наполнителей для асфальтовых смесей

2 Сталь Спецификации

высококачественного скрапа

Прямая переработка

3 Газ Параметры пиролизного газа:

- алканы до 40%

- алкены до 20-25%

- водород 15-20%

- азот до 20%

- оксиды углерода ≤12% [10]

Основное применение - нагревание

пиролизного оборудования, а также в

процессах сушки, компримирование в

баллоны для продажи

4 Пиролизная

жидкость

Параметры пиролизной

жидкости:

- температура начала кипения

~75°С;

- массовая доля серы <1%;

- теплота сгорания ~39 МДж/кг

[10]

Сырье для переработки на НПЗ для

получения бензина, дизельного топлива

и мазута, а также реализация продукта,

как печное топливо

Продукт переработки имеет большие перспективы для дальнейшего

использования. Более качественная переработка технического углерода

позволит перерабатывать его в активированные угля, что является

экономически наиболее целесообразным, из-за высокой стоимости данного

продукта на мировом рынке. Также технический углерод с высоким

содержанием чистого углерода может применяться, как углерод-углеродный

материал (УУМ). УУМ – это новый класс пористых композитных материалов,

сочетающих преимущества как графита, так и активных углей. УУМ возможно

использовать, как аналог «Карбостила» - углеродного гранулированного

материала, который используется при производстве высококачественной

стали.

51

При переработке пиролизной жидкости на ректификационной колонне

возможно разделять полученный жидкий продукт на фракции. Реализовать

данную необходимость возможно на мини нефтеперерабатывающих заводах.

Заинтересованных лиц в реализации данного проекта можно разделить

на три большие группы – власть, бизнес и население. Каждая из групп при

реализации подобного проекта будет преследовать свои цели. Подробное

описание взаимных интересов всех заинтересованных сторон представлено в

таблице 10.

Таблица 10 – Заинтересованные стороны проекта

Заинтересованная

сторона проекта

Интересы (цели и

задачи)

Ожидания Оценка

влияния

Комитет

Государственной

Думы экологии и

охране окружающей

среды

Обеспечение

экологической

безопасности, охрана

компонентов

природной среды,

государственное

регулирование

обращения с отходами

Повышение

ресурсоэффективности

экономики, развитие

«зеленой» энергетики

Высокое

Комитет

Государственной

Думы по природным

ресурсам,

собственности и

земельным

отношениям

Охрана природных

ресурсов

Рациональное,

комплексное

использование и

воспроизводство

природных ресурсов

Высокое

Администрация г.

Екатеринбурга

Предотвращение

негативных

воздействий на почву,

обеспечение

улучшения и

восстановления земель

Уменьшение

количества и размеров

свалок автомобильных

шин

Высокое

Министерство

природных ресурсов и

экологии

Свердловской области

Реализация

государственной

политики в сфере

обращения с отходами

производства и

потребления

Снижение

размещаемых на

свалках отходов за счет

переработки

автомобильных шин

Высокое

Региональные

операторы

Утилизация отходов Решение проблемы

утилизации покрышек

Среднее

Инициаторы проекта Снижение негативного

воздействия на

окружающую среду

Успешная реализация

проекта по

строительству завода,

получение прибыли

Высокое

52

Окончание таблицы 10

Заинтересованная

сторона проекта

Интересы (цели и

задачи)

Ожидания Оценка

влияния

Спонсоры проекта Получение прибыли Получение высокой

прибыли в результате

реализации проекта

Высокое

Шиномонтажные

мастерские

Сбыт отработанных

автомобильных шин

Решение проблемы

самостоятельного

сбыта

Среднее

Предприятия шинной

промышленности

Получение дешевого

сырья

Поставки сырья,

необходимого для

производства

продукции

Среднее

Предприятия

химической

промышленности

Получение дешевого

сырья

Поставки сырья,

необходимого для

производства

продукции

Низкое

Жители г.

Екатеринбурга

Охрана окружающей

среды, снижение

уровня загрязнения в

городе

Уменьшение

количества и размеров

свалок автомобильных

шин

Низкое

Как видно из таблицы 10, у каждой из заинтересованных сторон есть

причины и потребности в реализации подобного проекта по переработке РТИ,

в том числе, отработанных шин.

Несмотря на высокую заинтересованность в данном проекте,

существуют ограничения, которые необходимо учитывать при реализации. На

каждой из фаз проекта возможна реализация различных рисков, поэтому

необходимо предусмотреть необходимые меры предупреждения. Риск

проекта представлены в таблице 11.

Таблица 11 – Риски проекта по переработке шин методом пиролиза

Фаза проекта Риски Последствия Меры

предупреждения

Начальная Недостаточный объем

первоначальных

инвестиций

Замедление

выполнения проекта

по сравнению с

планом

Привлечение

дополнительных

средств

Отрицательный

результат по поиску

инвестора

Задержка или

отмена реализации

проекта

Разработка

качественного

бизнес-плана для

привлечения

инвесторов

53

Продолжение Таблицы 11

Фаза проекта Риски Последствия Меры

предупреждения

Риск изменения

приоритетов и целей в

развитии предприятияи

потери поддержки со

стороны руководства

Завершение проекта Согласование целей с

руководством,

компромиссное

решение разногласий

Неправильный подбор

команды проекта

Снижение кадровой

безопасности,

отклонение от

плановых сроков

проекта

Привлечение в

команду

квалифицированных

специалистов,

которые верят в идею

проекта

Разработка

проекта

Неправильная оценка

спроса, конкурентов и

цен напродукцию

проекта

Невозможность

сбыта продукции и

окупаемости

проекта

Проведение

маркетинговых

исследований и

мониторинг рынка

Неполнота или

неточность проектной

документации

Вероятность не

завершения

строительства

завода

Точная разработка и

корректировка

документации

Риски ошибок

планирования и

проектирования

Предполагаемых

доходов от проекта

будет достаточно

для покрытия всех

видов затрат

Страхование

предпринимательских

рисков

Строительство Банкротство

подрядчиков по

проектированию и

строительству

Срыв планируемых

работ по

строительству

завода

Заключение

договоров с

надежными

компаниями

Риски в

производственно-

технологической

системе (аварии, отказ

оборудования,

производственный брак

и т.д.)

Срыв планируемых

работ по

строительству

завода

Предусмотреть

возможные потери

времени во время

строительства и

включить их в план

Риск срывов плана

работ

Задержка выпуска

продукции,

недополучение

прибыли

Заключение

договоров с

подрядчиками с

указанием

определенных

сроков, страхование

предпринимательских

рисков

54

Окончание таблицы 11

Фаза проекта Риски Последствия Меры

предупреждения

Риск перерасхода

средств

Высокий уровень

денежных потерь

Грамотное

планирование и

управление на стадии

строительства

Эксплуатация Ухудшение

возможности получения

сырья и повышение его

стоимости

Срыв

производственного

цикла предприятия,

задержка выпуска

продукции,

невыплата

заработной платы

работникам,

недополучение

прибыли

Заключение

контрактов с

поставщиками на

заранее оговоренных

условиях,

предусматривающие

ответственность

поставщика за

невыполнение

условий контракта и

компенсацию ущерба

Риски в

производственно-

технологической

системе (аварии, отказ

оборудования,

производственный брак

и т.д.)

Задержка выпуска

продукции,

недополучение

прибыли, ущерб

здоровью и жизни

людей, имиджу

организации

Разработка системы

безопасности,

планирование на

предприятии

Риск срывов плана

работ

Задержка выпуска

продукции,

недополучение

прибыли

Эффективное

планирование на

предприятии,

страхование

предпринимательских

рисков

Риск несоответствия

существующих каналов

сбыта и требований к

сбыту продукции

проекта

Невозможность

сбыта продукции

Заключение

контрактов с

заказчиками на

заранее оговоренных

условиях

Маркетинговые риски Снижение спроса на

выпускаемую

продукцию

Проведение

постоянного

мониторинга рынка и

реагирование на его

изменение

Потеря позиций на

рынке.

Закрытие

предприятия

Непрерывное

исследование рынка и

конкурентов

Помимо рисков, перечисленных в таблице 11, на всех стадиях развития

проекта могу возникнуть следующие риски:

− политические (изменение политической ситуации);

55

− изменение законодательства, нормативно-правовой базы;

− отсутствие поддержки малого и среднего бизнеса;

− экономические кризисы, инфляция;

− экономическая обстановка (появление сильной конкуренции);

− экологические (природно-климатические катастрофы и бедствия);

− социальные риски (забастовки, терроризм);

− изменение рыночной конъюнктуры.

Таким образом, при реализации проекта по переработки

резинотехнических изделий, необходимо предупреждать и быть готовым к

возможным рискам.

3.2 ТЕХНИКО-ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ

НОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

При реализации подобных проектов, необходимо учитывать

особенности производства. В следствие того, что основным сырьем для

предприятия будут являться отработанные автомобильные шины, то

производство должно учитывать требования к сбору, учету, хранению и

переработке отработавших шин в соответствии с ФЗ №-89 ФЗ «Об отходах

производства и потребления» от 24.06.1998 г. Главный инженер и операторы

производства должны обладать необходимыми компетенциями в области

технической технологии с целью организации технически грамотного и

безопасного производства.

Существенным аспектом производства является наличие необходимых

коммуникаций и инфраструктуры для реализации проекта. Габариты рабочего

цеха должны быть не менее 700 квадратных метров, с высотой не менее 7

метров. Диаметр шины, которая подлежит переработке должен быть не более

3 метров, в противном случае, необходимо разбить шину на фрагменты

меньших размеров.

Помимо вышеперечисленных позиций, необходимо учитывать

производительность установки, которая составляет до 3,6 тонн шин в сутки.

56

При данной нагрузке по сырью предполагается следующий выход готовой

продукции:

по жидкому топливу – 1,3 тонны;

по техническому углероду – 1,6 тонны;

по металлокорду – 0,4 тонны;

по газу – 0,4 тонны.

Для оценки реализации проекта предлагаются следующие критерии:

a) время выполнения проекта;

b) экологичность проекта;

c) бюджет проекта;

d) выход на установленную производственную мощность.

e) возможность увеличения мощности.

Проект считается успешным, если:

a) до стадии эксплуатации прошло не более 2,3 лет;

b) в результате деятельности предприятия экологическое состояние

окружающей среды улучшается: уменьшаются свалки автомобильных шин;

продукты переработки можно использовать повторно; в результате процесса

переработки количество вредных выбросов в атмосфере не увеличивается;

c) проект укладывается в рамки заявленного бюджета;

d) производство на фазе эксплуатации вышло на заданную

производственную мощность;

e) по окончанию проекта завод будет иметь потенциал к расширению.

Одним из основных аспектов успешной реализации проекта является

команда, в которую входят:

менеджер проекта;

инженер-координатор проекта;

технолог проекта;

менеджер по строительству;

менеджер по закупкам и поставкам;

57

административный руководитель контрактов;

координатор работ по эксплуатационным испытаниям.

Для минимизации вероятности наступления непредвиденных ситуация

необходимо четко обозначить рамки плана управления проекта. Особое

значение имеет ресурсное обеспечение проекта (таблица 12), разграничив

которые проект станет прозрачнее и понятнее.

Таблица 12 – Ресурсное обеспечение проекта

Тип ресурса Характеристика

Интеллектуальн

ый ресурс

Менеджер с компетенциями управленца, высоким уровнем знаний

проектной деятельности; высокий уровень знаний технологии

переработки методом пиролиза, понимание процессов деструкции

молекулярной цепи, опасностей, которые несет в себе производство;

способность действовать в меняющихся условиях.

Материально-

технические

ресурсы

Здание цеха; оборудование по пожаротушению; обеспечение

электричеством в месяц 9000 кВт; поступление технической воды 1 м3/ч

или емкость с технической водой 20 м3; склад для хранения шин;

пиролизная установка (опрокидыватель, вибросито, ленточный конвейер,

шнек, монорельсовая дорога или грузоподъемное оборудование,

рукавный фильтр, тигли на загрузку, ножницы для рубки шин, ленточный

конвейер для загрузки); склад для резины, склад для углерода, склад для

металлокорда, емкости для хранения пиролизного топлива, охладитель

тиглей, компрессор с ресивером, диспетчерская, раздевалка для смен,

комната для обслуживающего персонала.

Финансовые Инвестиции в размере 7,7 млн. руб.

Кадровые Работники завода, имеющие соответствующую квалификацию; опыт в

материально техническом обеспечении; опыт строительства

промышленных объектов; опыт работы на промышленном химико-

технологическом оборудовании.

Правовые Разрешение на строительство, специальные технические условия,

утвержденные в установленном порядке; лицензии на обращение с

отходами; инструкции по пожарной безопасности.

Также, для эффективного развития каждого из направлений проекта,

необходимо закрепить за каждым участником свою зону ответственности

(таблица 13). Данная потребность связано с тем, в случае коллективной

ответственности большая вероятность некачественной реализации одного или

нескольких направлений деятельности, что может полечь за собой

необратимые последствия. Например, непродуманная разработка концепции

проекта может повлечь за собой необратимые последствия, которые могут

58

проявить себя на заключительной стадии, когда меня что-то будет уже

слишком поздно.

Таблица 13 – Матрица ответственности

Направления деятельности Участники проекта

Мен

едж

ер п

роек

та

Ком

анд

а п

роек

та

Проек

тировочн

ая

орга

ни

зац

ия

Под

ряд

ная

орга

ни

зац

ия

Нез

ави

сим

ые

эксп

ерты

Ин

иц

иат

оры

проек

та

Оц

енщ

ик

Орга

ны

влас

ти

Зак

азчи

к

Пост

авщ

ик

Ли

цен

зиар

Разработка концепции проекта - - - - 1 2 - 2 - -

Разработка ТЭО проекта 4 3 1 - - 3 2 - - - -

Экспертиза проекта - - - - 1 - - - - - -

Формирование команды проекта 1 2 - - - - - - 3 - -

Разработка проектно-сметной

документации

3 2 1 - - - - - 4 - -

Проведение переговоров и

заключение контрактов

2 - 2 2 - - - - 1 2 -

Получение разрешения на

строительство

- - - - - - - 1 2 - -

Отвод земли под строительство - - - - - - - 1 2 - -

Получение лицензии на работу с

отходами

- - - - - - - - 2 - 1

Общестроительные работы 3 3 - 1 - - - - 4 - -

Строительно-монтажные работы 3 3 - 1 - - - - 4 - -

Закупка и поставка оборудования 3 3 - - - - - - 4 1 -

Монтаж оборудования 3 3 - - - - - - 4 1 -

Сдача объекта 3 3 - 1 - - - - 2 - -

Обучение персонала 4 3 - - - - - - 2 1 -

Эксплуатация - - - - - - - - 1 - -

Условные обозначения: 1 − первый исполнитель; 2 − соисполнитель;

3 − проверка исполнения; 4 − согласование.

Для осуществления контроля выполнения обязанностей в рамках зоны

ответственности каждого участника проекта разработаны следующие

контрольные точки:

разработка ТЭО проекта

формирование команды проекта

заключение контрактов

получение разрешения на строительство

получение лицензии на работу с отходами

завершение строительства завода

59

монтаж оборудования

сдача объекта

ввод в эксплуатацию

Для целей определения состава операций, необходимых для

воплощения проекта, предлагается применить методологию

последовательной иерархической структуры работ проекта. Данная

методология применяется для разделения задач на более мелкие и

управляемые части, что позволяет сделать процесс управления проектом

значительно проще. Декомпозиция задач представляет собой схема (рисунок

4), где задачи проекта отражают их отношение друг к другу и к проекту в

целом. Иерархичная структура проекта основана на графической природе,

которая помогает предсказать результаты, основанные на случайных

сценариях.

Декомпозиция используется для того, чтобы структурировать и

разделить проект на легкоуправляемые компоненты.

61

Рисунок 5 – иерархичная структура работ проект

Рисунок 4 – Иерархичная структура работы проекта

62

3.3 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ПРОЕКТА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН

Производственная мощность предприятия представляет собой

максимально возможный годовой объем производства продукции заданного

качества, ассортимента и номенклатуры изделий при условиях полного

использования фонда времени работы и паспортной производительности

оборудования с учетом применения прогрессивной технологии и передовых

методов организации и управления производством. Методика расчета

производственной мощности (М) должна учитывать специфические

особенности производства. В нашем случае проект имеет производство

периодического типа, и годовая производительность рассчитывается по

формуле (2):

ТnМ (5)

где n – производственная мощность по продукции за смену,

предоставляемая производителем оборудования;

Т – количество дней работы производства (180) с учетом планово-

ремонтных работ, выходных и праздничных дней.

Производственная мощность оборудования представлена в таблице 14 и

15.

Таблица 14 – Суточная мощность производства при 1 смене

Продукция

Мощность,

т/сут

По жидкому топливу: 1,3

По техническому

углероду: 1,6

По металлокорду: 0,4

По газу: 0,4

Таблица 15 – Годовая мощность производства

Годы реализации

проекта 1 2 3 4 5 Итого

Процент освоения

производственной

мощности, %

50 80 100 100 100 -

63

Окончание таблицы 15

Годы реализации

проекта 1 2 3 4 5 Итого

Пиролизное

топливо, тонн 117 187,20 234,00 234,00 234,00 1 006,20

Тех. углерод, тонн 144 230,40 288,00 288,00 288,00 1 238,40

Скрап, тонн 36 57,60 72,00 72,00 72,00 309,60

Общая сумма необходимых инвестиций составляет 8,3 млн. руб. Вся

сумма необходима для производства планируется из расчета собственного

капитала без привлечения банковских заемных средства. Направление

инвестиций и стоимость оборудования представлены в таблицах 16 и 17

соответственно. Под строительством зданий и сооружений понимается ремонт

цеха, который будет браться в аренду, с установкой необходимых

коммуникаций.

Таблица 16 – Структура инвестиций

Направления инвестиций Сумма,

тыс. руб

Покупка и установка оборудования 4 200

Строительство зданий и сооружений 2600

Маркетинговые затраты 500

Оборотный капитал 1 000

Всего 8 300

Таблица 17 – Стоимость оборудования

Наименование оборудования Стоимость,

тыс. руб. Норма

амортизации,%

Амортизационные

отчисления, тыс.

руб.

Опрокидыватель 200 10% 20

Вибросита 400 10% 40

Ленточный конвейер 300 10% 30

Шнек 400 10% 40

Тигли на загрузку 1300 10% 130

Оборудование для нагрева 800 10% 80

Вилочный погрузчик 400 10% 40

Прочее оборудование 400 10% 40

Всего 4200 10% 420

64

Исходными данными для расчетов потребности в материальных

ресурсах служит проектный выпуск продукции, а также нормативная база

потребностей в материальных ресурсах. При переработке шин методом

пиролиза материальные затраты (таблица 18) складываются из суммы затрат

на логистику шин от места складирования (свалок, шиномонтажных

организаций и т.д.) до производственной площадки (100 тыс. руб в месяц),

затрат на электроэнергию (82,5 тыс. руб в месяц) и водоснабжение (40 тыс. руб

в месяц).

Таблица 18 – Материальные затраты производства

1 год 2 год 3 год 4 год 5 год

Основное сырье, тыс. руб 600 960 1200 1200 1200

Техническая вода, тыс. руб 480 480 480 480 480

Электроэнергия, тыс. руб 990 990 990 990 990

Итого, тыс. руб 2070 2430 2670 2670 2670

В таблице 19 представлен фонд сотрудников предприятия и их

заработная плата, исходя из того, что производство работает в одну смену, с

учетом выходных.

Таблица 19 – Фонд заработной платы сотрудников

Отдел

Наименование

должности

Кол-во,

чел

ФЗП,

руб./мес

Годовой

ФЗП, тыс.

руб./год

Административный Генеральный Директор 1 80000 960

Производственный

отдел

Главный инженер 1 50000 600

Операторы 2 30000 720

Технолог 1 50000 600

Отдел фронт офиса Менеджер по продажам 1 40000 480

Отдел логистики Логист 1 30000 360

Бухгалтерия Бухгалтер 1 30000 360

Итого - 8 310000 29760

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (таблица 20)

включают в себя расходы, необходимые для поддержания бесперебойной

работоспособности оборудования, а также оплату труда операторов

производства, внутризаводское перемещение грузов, износ малоценных и

65

быстроизнашивающихся инструментов и приспособлений, платежи по

обязательному страхованию оборудования, а также отдельных категорий

работников, прочие расходы.

Таблица 20 – Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

Наименование расходов Расчет Сумма, тыс. руб

Содержание и

эксплуатация

оборудования

4200·0,025 105

Ремонт оборудования 4200 ·0,05 210

Прочие расходы 2% от суммы

расходов 6,1

Итого - 321,3

Цеховые расходы (таблица 21) включают фонд заработной платы и

страховые взносы руководителей, специалистов, служащих; расходы на

содержание и ремонт зданий и сооружений и прочие цеховые расходы.

Таблица 21 – Цеховые расходы

Наименование расходов Расчет Сумма, тыс.руб

ФОТ руководителей,

специалистов и служащих Таблица ФЗП 3 360

Аренда рабочего цеха Стоимость аренды цеха -

185 тыс. руб./мес. 2 220

Затраты на обслуживание

помещения

5% от годовой арендной

платы 111

Прочие цеховые расходы 2% от общей суммы

цеховых расходов 113,82

Итого - 5 805

Накладными (таблица 22) называются расходы, связанные с

управлением, организацией и обслуживанием производства как в масштабе

цеха (расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, цеховые

расходы), так и в масштабе предприятия (общехозяйственные и прочие

производственные расходы).

66

Таблица 22 – Накладные расходы

Наименование расходов Расчет Сумма, тыс. руб.

Расходы на содержание и

эксплуатацию оборудования Таблица РСЭО 1 056

Цеховые расходы Таблица цеховые расходы 5 805

Общехозяйственные расходы 2% от суммы РСЭО и цеховых

расходов 137,2104

Итого - 6 998

Себестоимость продукции (таблица 23) представляет выраженные в

денежной форме текущие затраты предприятий на производство и реализацию

продукции. Рассчитаем полную себестоимость продукции, которая будет

включать в себя материальные и накладные расходы, а также

амортизационные отчисления.

Таблица 23 – Себестоимость продукции

1 год 2 год 3 год 4 год 5 год

Материальные

расходы 2070

2430 2670 2670 2670

Накладные расходы 6 998 6998 6998 6998 6998

Амортизация 420 420 420 420 420

Итого 9487,73 9848 10088 10088 10088

Для расчета объемов реализации продукции в стоимостном выражении

примем следующие цены (таблица 24), исходя из ситуации на рынке на момент

25 мая 2019 года:

Таблица 24 – Рыночные цена на производимую продукцию

Продукция Цена, руб. Цена за

тонну

Пиролизное топливо,

литр 22

22000

Тех. углерод, 1 кг 55 55000

Скрап, 1 тонна 6 6000

67

В соответствии с таблицей 24 рассчитаем объем реализации продукции

в стоимостном выражении (таблица 25), умножив объем реализации

продукции в натуральном выражении (таблица 15) на цену.

Таблица 25 – Объем реализации продукции в стоимостном выражении

Годы реализации

проекта 1 2 3 4 5 Итого

Процент освоения

производственной

мощности, %

50 80 100 100 100 -

Пиролизное топливо,

тыс. руб 2574 4 118 5 148 5 148 5 148 22 136,40

Тех. углерод, тыс. руб 7920 12 672 15 840 15 840 15 840 68 112,00

Скрап, тыс. руб 216 345 432 432 432 1 857,60

Итого, тыс. руб 10710 17136 21420 21420 21420 92 106,00

Исходя из данных представленных выше рассчитаем выручку и

прибыль, которые предприятие получит за каждый год существования проекта

(таблица 26).

Таблица 26 – Расчет выручки и прибыли предприятия

№ Показатель Годы инвестиционного периода по порядку

1 год 2 год 3 год 4 год 5 год Итого

1

Выручка от

реализации

продукции, тыс.

руб

10710 17136 21420 21420 21420 92106

2 Общие издержки,

тыс. руб 9487 9848 10088 10088 10088 49599

3

Прибыль до

вычета налогов,

тыс. руб

1222 7288 11332 11332 11332 42506

4 Налог на прибыль

(20 %), тыс. руб 244 1457 2266 2266 2266 8501

5 Чистая прибыль,

тыс. руб 977 5830 9065 9065 9065 34005

6

То же

нарастающим

итогом, тыс. руб

977 6808 15873 24939 34005 -

Также произведем расчет движения денежных (таблица 27 и таблица 28)

средств для оценки эффективности проекта.

68

Таблица 27 – Движение денежных средств

№ Показатель Годы инвестиционного периода по порядку

1 2 3 4 5 Итого

Операционная деятельность

1 Выручка от реализации 10710 17136 21420 21420 21420 92106

2 Операционные издержки 8739 9848 10088 10088 10088 48851

3 Налог на прибыль 394 1458 2266 2266 2266 8651

4

Денежный поток от

операционной

деятельности

1577 5830 9066 9066 9066 34604

Инвестиционная деятельность

5 Ликвидационная

стоимость 0 0 0 0 0 0

6 Общие инвестиции 8300 0 0 0 0 8300

7

Денежный поток от

инвестиционной

деятельности

-8300 0 0 0 0 -8300

Финансовая деятельность

8 Собственный капитал 8300 0 0 0 0 8300

9 Кредиты 0 0 0 0 0 0

10 Возврат кредитов 0 0 0 0 0 0

11 Выплата процентов по

кредиту 0 0 0 0 0 0

13 Денежный поток от

финансовой деятельности 8300 0 0 0 0 8300

14 Сальдо трех потоков 1577 5830 9066 9066 9066 34604

15 То же нарастающим

итогом 1577 7407 16473 25539 34604 -

Таблица 28 – Расчет чистого дисконтированного дохода

№ Показатель Годы инвестиционного периода по порядку

0 1 2 3 4 5 Итого

1 Сумма трех потоков

денежных средств, тыс. руб 0 1577 5830 9066 9066 9066 34604

2 Собственный капитал, тыс.

руб 8300 0 0 0 0 0 8300

69

Окончание таблицы 28

№ Показатель Годы инвестиционного периода по порядку

0 1 2 3 4 5 Итого

3

Поток для оценки

собственного капитала ЧД,

тыс. руб

-8300 1577 5830 9066 9066 9066 26304

4 То же нарастающим итогом -8300 -6723 -893 8173 17239 26304 -

5 Коэффициент

дисконтирования (E=30%) 1,00 0,77 0,59 0,46 0,35 0,27 -

6 Чистый дисконтированный

доход (ЧДД), тыс. руб -8300 -5171 -528 3720 6036 7085 2841

7 ЧДД нарастающим итогом,

тыс. руб -8300 -13471 -14000 -10279 -4244 2841 -

Для расчета внутренней нормы доходности, обратимся к формуле (3):

ВНД = Е1 + ЧДД(Е1)/(ЧДД(Е1)- ЧДД(Е2)) * (Е1 - Е1) (3)

Тогда согласно формуле (3) внутренняя норма доходности равна 56%.

Индекс доходности (ИД) рассчитывается исходя из формулы (4):

ИД = 1 + (ЧДД/капиталовложения) (4)

В таком случае индекс доходности равен 1,34. Исходя из данных,

предоставленных выше, можно сделать вывод, что проект по переработке

резины методом пиролиза является эффективным.

Рентабельностью инвестиций является отношение чистой прибыли,

включая амортизацию к капитальным вложениям. Значение рентабельности

инвестиций составляет 114%.

70

3.4 ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН

Для оценки эколого-экономической эффективности проекта используем

показатель интегральной эколого-экономической эффективности (ЭЭЭ),

которая может быть определена, как отношение эколого-экономического

эффекта проекта (Р) к совокупности всех затрат на его осуществление и

вычисляется по формуле (5):

ЭЭЭ = Р/И, руб./руб. (5)

Величина интегрального эколого-экономического эффекта в общем виде

может быть определена по формуле (6), как разность между выгодами от

реализации проекта В, дополнительными затратами И и Амортизации

оборудования (А), которые сопровождают его достижение:

Р=В-И-А, руб. (6)

Выгоды от реализации проекта представляют собой совокупность

положительных результатов как экономического (Вэн), так и экологического

характера (Вэл), выраженных в стоимостном выражении и рассчитываются по

формуле (7):

В= Вэн+ Вэл, руб. (7)

Вэн – экономический эффект от проекта за 5 лет (чистая прибыль). Вэл –

сумма платежей предприятий по производству шин за экологический сбор и

предотвращенный ущерб почвам за 5 лет, рассчитывается по формуле (8):

Вэл = ЭС+ УЩ, руб. (8)

В Свердловской области основным предприятием по производству шин

является предприятие ООО «Уральский шинный завод». По некоторым

данным мощность производства составляет 1,9 шт/год. Исходя из средней

массы шины в 7 кг, получаем, что в натуральном выражении производственная

мощность предприятия составляет 13,3 тыс. тонн шин. Согласно

Федеральному Закону №89 «Об отходах производства и потребления»,

производители, импортеры товаров обязаны обеспечивать утилизацию

71

отходов от использования этих товаров в соответствии с нормативами

утилизации, установленными Правительством Российской Федерации.

Производители, импортеры товаров, которые не обеспечивают

самостоятельную утилизацию отходов от использования товаров, уплачивают

экологический сбор в размерах и в порядке, которые установлены статьей 24,5

настоящего Федерального закона [12] и рассчитывается по формуле (9):

ЭС за 5 лет = С*М*Н*5, руб. (9)

где С – ставка экологического сбора, которая равняется 7 109 руб./тонн,

в соответствии с [5], М – масса произведенной продукции – 13,3 тыс. тонн/год.

Н – норма утилизации, которая равняется 20% в соответствии с [6].

Исчисление в стоимостной форме вреда в результате

несанкционированного размещения отходов производства и потребления

осуществляется по формуле (10):

УЩ = М*Т*Кисх, руб. (10)

где М - масса отходов с одинаковым классом опасности за 5 лет, тонн.

Тотх - такса для исчисления размера вреда, причиненного почвам как

объекту окружающей среды, при деградации почв в результате

несанкционированного размещения отходов производства и потребления,

определяется согласно [4], руб./тонна.

Примем Тотх в нашем случае равным 5000 рублей, так как шины

относятся к 4 классу опасности.

Кисх - показатель в зависимости от категории земель и целевого

назначения, на которой расположен загрязненный участок, рассчитывается в

соответствии с пунктом 8 настоящей Методики.

Примем Кисх для расчетов равным 1,3, поскольку свалки шин

располагаются на землях населенных пунктов.

По данным [26] к 2016 году в России накоплено порядка 1 млн. тонн

шин. Учитывая, что ежегодные темпы прироста отработанных шин

составляют 400 000 тыс. тонн в год, а также, что уровень переработки

отработанных шин не превышает 17%, получаем количество отработанных

72

шин на конец 2018 начало 2019 года ~2,3 млн. тонн шин. По данным

аналитического агентства «Автостат» [24], количество зарегистрированных

автомобилей в России составляет 52 млн. ед. При этом на Свердловскую

область приходится 630 тыс., что составляет 1,2%. Таким образом можно

сделать вывод, что в Свердловской области количество отработанных, не

утилизированных шин, составляет 27 600 тыс. тонн, учитывая срок реализации

проекта 5 лет, за это время в Свердловской области произойдет прирост

отработанных шин в размере 24 000 тыс. тонн. Берем в расчет, что 17% от этих

шин будут подвергаться переработке, получаем прирост в 19 920 тыс. тонн

шин, тогда ущерб почве равен:

УЩ = (27 600+19 920)*5 000*1,3 = 308 880 тыс. руб.

Мощность производства по переработки шин составляет 650 тонн в год,

с учетом этого экологический сбор, который заплатит предприятие ООО

«Уральский шинный завод» за 5 лет, в случае не утилизации продукции по

установленным нормативам составит:

ЭС = 7 109*(13 300 – 650)*0,2*5 = 89 930 тыс. руб.

Тогда выгоды экологического характера составят:

Вэл = 308880 + 89930 = 398 810 тыс. руб.

С учетом того, что чистая прибыль предприятия за 5 лет составляет

34604 тыс. руб., то выгоды от реализации проекта составит:

Вэн = 34005 + 420*5 - 8300 = 27 805 тыс. руб.

Учитывая, что издержки при производстве составят 10 088 тыс. руб,

Амортизацию оборудования за 5 лет 420 тыс. руб и капитальные вложения в

размере 8 300 тыс. руб, то величина интегрального эколого-экономического

эффекта составит:

Р = 398810 + 27 805 = 426 615 тыс. руб.

Таким образом при общих инвестициях в проект по переработки 8 300

тыс. руб., показатель интегральной эколого-экономической эффективности

составит:

73

ЭЭЭ = 426 615 /8 300 = 51, 4 руб./руб.

По результатам расчетов эколого-экономической эффективности

проекта можно сделать вывод, что при относительно небольших затратах для

реализации проекта, в стоимостном выражении получается значительный

экологический эффект. То есть, с экологической точки рения проект является

эффективным.

74

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Правильный выбор метода переработки резинотехнических изделий

позволит получить из данных отходов не только экономическую выгоду, но и

значительно улучшить экологическую обстановку окружающей среды.

Автомобильные шины являются частным случаем резинотехнических

изделий, и они обладают значительным энергетическим потенциалом. С

учетом необходимости извлечения данного энергетического потенциала, как

метод переработки, был выбран пиролиз.

При решении поставленных в магистерской диссертации задач были

исследованы и проанализированы различные методы переработки РТИ и

изучены проблемы, которые возникают при их переработке. Была проведена

оценка экономической и интегральной эколого-экономической

эффективности проекта.

В результате работы были сформулированы следующие выводы:

на сегодняшний день в Российской федерации не хватает

предприятий по переработке шин, так как процент переработки не

превышает 20%;

существует множество методов переработки, продукты

практически всех из них требуют утилизации после отработки

своего срока эксплуатации;

пиролиз, позволяет переработать бывшие в употреблении шины в

продукты, которые не требуют дальнейшей утилизации;

проведенные расчеты показали, что проект является эффективным

как с экономической точки зрения, так и с экологической.

В рамках обучения в магистратуре опубликовано 3 статьи:

Д.А. Упоров, А.В. Румянцева Экологические аспекты переработки

автомобильных шин // Система управления экологической

безопасностью: сборник трудов XII международной научно-

практической конференции (Екатеринбург, 31 мая 2018 г.). УрФУ

— С. 195-199;

75

Д.А. Упоров, А.В. Румянцева Особенности переработки шин

методом пиролиза // Система управления экологической

безопасностью: сборник трудов XIII международной научно-

практической конференции (Екатеринбург, 31 мая 2019 г.). —

УрФУ — С. 205-210;

А.В. Румянцева, Е.И. Румянцева, Д.А. Упоров Управление

проектами по переработке отходов, как аспект устойчивого

развития регионов // Проблемы устойчивого развития на макро-,

мезо- и микроуровне: материалы международной научно-

практической конференции (Тюмень, 17 мая 2018 г.) том 2 – ТИУ

– С. 240-245.

Также, принято участие в 2 конкурсах:

конкурс «Лучший студенческий проект 2018» Диплом за 3 место

в номинации «Лучший проект» с проектом "Строительство завода

по переработке автомобильных шин"

конкурс "Зеленый квадрат" Общественного Совета ГК Росатом,

2018 Победитель с проектом "Развитие атомной энергетики в

Арктике: проблемы и перспективы"

76

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 4754-97 «Шины пневматические для легковых

автомобилей, прицепов к ним, легких грузовых автомобилей и автобусов

особо малой вместимости».

2. ГОСТ 5513-97 «Шины пневматические для грузовых автомобилей,

прицепов к ним, автобусов и троллейбусов».

3. ГОСТ Р 54095-2010 «Ресурсосбережение. Требование к

экобезопасной утилизации отработавших шин» от 01.01.2012. [Электрон.

ресурс]. − ГАРАНТ Информационно-правовой портал.

4. Инструкция по проектированию, эксплуатации и рекультивации

полигонов для твердых бытовых отходов / Утверждена Министерством

строительства Российской Федерации 2 ноября 1996 года.

5. Постановление Правительства РФ от 9 апреля 2016 г. № 284 «Об

установлении ставок экологического сбора по каждой группе товаров,

подлежащих утилизации после утраты ими потребительских свойств,

уплачиваемого производителями, импортерами товаров, которые не

обеспечивают самостоятельную утилизацию отходов от использования

товаров.

6. Распоряжение Правительства РФ от 4 декабря 2015 г. № 2491-р.

7. Росстат // Количество автомобилей на 1000 человек. URL:

http://www.gks.ru (дата обращения 20.03.2019).

8. Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах

производства и потребления» (Принят ГД РФ 22.05.1998, действующая

редакция).

9. А. И. Невядомская, А. А. Дериглазов Утилизация и переработка

шин в крошку // Молодой ученый, 2014, № 17. с. 310-313.

10. А.В. Макаров Некоторые аспекты рециклинга изношенных

автомобильных покрышек методом пиролиза // Вестник ТОГУ, 2008, с. 247-

258.

77

11. Бондаренко Е.В., Клищенко В.П., Пославский А.П., Сорокин В.В.

Формирование энергоэффективной технологии утилизации автомобильных

шин // Мир Транспорта и технологических машин, 2011 с. 47-52.

12. Вольфсон C.И., Фафурина Е.А., Фафурин А.В. Методы

утилизации шин и резинотехнических изделий // Вестник Казанского

Технологического Университета, 2011, с. 74-79.

13. Гофман, В.Г. Вулканизация и вулканизирующие агенты: Учебник

// под ред. И.Я. Поддубного. Изд. Химия, 1968. С. 464.

14. Кузнецова В.А., Рутберг Ф.Г., Братцев А.Н., Попов В.Е., Уфимцев

А.А., Штенгель С.В., Лернер А.С., Субботин Д.И. Газификация

отработанных автомобильных шин воздушной и паровой плазмой //

Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2011. №2, с. 46-50.

15. Невядомская А. И., Дериглазов А. А. Утилизация и переработка

шин в крошку // Молодой ученый, 2014, № 17. с. 310-313.

16. О. Ашпина, И. Салихов. Утилизация // The Chemical Journal, 2011

с. 55-57.

17. О.В. Булавин, В.М. Пашкевич Применение низкотемпературного

пиролиза для переработки автомобильных шин // Экологические проблемы

индустриальных мегаполисов: Материалы международной научно-

практической конференции. В 2-х томах. – Т.2.–Донецк:

ООО„Лебедь”,2004.– С.103-108.

18. По материалам исследования компании «Текарт» // Твердые

бытовые отходы, 2018 №6, с. 32-36.

19. С.Ф. Плаксин Методы производства резинотехнических изделий

для машиностроения // Наука ЮУрГУ: материалы 67-й научной

конференции, секция технических наук.

20. Т.Ф. Тарасова, Д.И. Чапалда Экологическое значение и решшение

проблем переработки изношенных автошин // Вестник ОГУ №2 2006, том

2, с. 130-135.

78

21. Яцун А.В., Коновалов П.Н., Коновалов Н.П. Жидкие продукты

пиролиза отработанных автомобильных шин под воздействием СВЧ //

Химия твердого топлива, 2013, №4, с. 60-62.

22. Яцун А.В., Коновалов П.Н., Коновалов Н.П. СВЧ-Пиролиз

изношенных автомобильных шин в присутствии гидроксида калия //

Современный наукоемкие технологии, 2017, с. 83-87.

23. А.И. Родионов Переработка резиновых шин

URL: https://uchebnikfree.com/ekologiya/pererabotka-rezinovyih-shin-

62921.html (Дата обращения 10.05.2019).

24. Аналитическое агентство «Автостат»

URL: https://www.autostat.ru/news/37917/ (Дата обращения 21.05.2019).

25. И. Попов Взорвать старые покрышки и заработать // Forbes URL:

https://www.forbes.ru/svoi-biznes/predprinimateli/70420-vzorvat-starye-

avtopokryshki-i-zarabotat (Дата обращения 06.05.2019).

26. Инвестиционный портал Орловской области

URL: http://invest-orel.ru (Дата обращения 21.05.2019).

27. Костарев Г. Автомобильный рынок России: состояние отрасли и

прогноз на среднесрочную перспективу / ВЕДОМОСТИ, 2017. URL:

https://www.vedomosti.ru/press_releases/2017/02/07/avtomobilnii-rinok-rossii-

sostoyanie-otrasli-i-prognoz-na-srednesrochnuyu-perspektivu (дата обращения

03.05.2019).

28. Пиролизная установка «Пиротекс» производства ГК «Железно»

URL: http://www.tkomplex.ru/ru/products/pirotex (Дата обращения

12.05.2019).

29. Сферы применения резиновой крошки // Техноресурсы

URL: http://www.stanki-ru.ru/poleznaya-informatsiya/sfery-primeneniya-

rezinovoj-kroshki.html (Дата обращения 11.05.2019).

30. Технология производства автомобильных шин / Wheel-info, 2017.

URL:

79

https://wheel-info.ru/kak-delayut-shiny-dlya-avtomobilej.html (Дата

обращения 02.05.2019).

31. Устройство и виды автомобильных шин / techautoport, 2019. URL:

https://techautoport.ru/hodovaya-chast/kolesnye-diski-i-shiny/avtomobilnaya-

shina.html (Дата обращение 02.05.2019).

32. European Tyre & Rubber manufactors’ assotiation / URL:

http://www.etrma.org/activities/raw-materials (Дата обращения 05.05.2019).