Переработка отработанных шин воздействием дугового разряда с добавлением воды для интенсификации образования углеродных структур и выхода метано-водородной смеси

Представлены результаты экспериментальных исследований совмещенного электродугового метода переработки резинотехнических отходов и получения из них газовых и твердых продуктов. Отмечена особенность применяемого подхода – реализация в условиях формирования автономной газовой среды, состоящей преимущественно из монооксида и диоксида углерода, которые генерируются при горении дугового разряда в открытой воздушной среде. Определены оптимальные режимы работы дугового реактора для интенсификации выхода горючих газов в процессе термической конверсии, которая проводилась с добавлением воды в реакционную зону. Установлены параметры работы дугового реактора, обеспечивающие переработку резинотехнических изделий с формированием графитоподобного материала с содержанием углерода до 96,7 % по массе.

1. Roychand R., Gravina R.J., Zhuge Y., Ma X., Youssf O., Mills J.E. A comprehensive review on the mechanical properties of waste tire rubber concrete. Construction and Building Materials. Elsevier. 2020. Vol. 237. P. 117651.

2. Jang J.W., Yoo T.S., Oh J.H., Iwasaki I. Discarded tire recycling practices in the United States, Japan and Korea. Resources, Conservation and Recycling. Elsevier, 1998. Vol. 22. № 1—2. P. 1—14.

3. Xu J., Yu J., Xu J., Sun C., He W., Huang J., Li G. High-value utilization of waste tires: A review with focus on modified carbon black from pyrolysis. Science of the Total Environment. Elsevier. 2020. Vol. 742. P. 140235.

4. Martínez J.D., Puy N., Murillo R., García T., Navarro M.V., Mastral A.M. Waste tyre pyrolysis – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Elsevier. 2013. Vol. 23. P. 179—213.

5. Martínez J.D., Cardona-Uribe N., Murillo R., García T., Lуpez J.M. Carbon black recovery from waste tire pyrolysis by demineralization: Production and application in rubber compounding. Waste Management. Elsevier. 2019. Vol. 85. P. 574—584.

6. Arora N., Sharma N.N. Arc discharge synthesis of carbon nanotubes: Comprehensive review. Diamond and Related Materials. Elsevier. 2014. Vol. 50. P. 135—150.

7. Hlina M., Hrabovsky M., Kavka T., Konrad M. Production of high quality syngas from argon/water plasma gasification of biomass and waste. Waste Management. Elsevier. 2014. Vol. 34. № 1. P. 63—66.

8. Li N., Wang Z., Zhao K., Shi Z., Gu Z., Xu S. Synthesis of single-wall carbon nanohorns by arc-discharge in air and their formation mechanism. Carbon. Elsevier. 2010. Vol. 48. № 5. P. 1580—1585.

9. Zhao J., Su Y., Yang Z., Wei L., Wang Y., Zhang Y. Arc synthesis of double-walled carbon nanotubes in low pressure air and their superior field emission properties. Carbon. Elsevier. 2013. Vol. 58. P. 92—98.

10. Pak A.Y., Larionov K.B., Kolobova E.N., Slyusarskiy K.V., Bolatova J., Yankovsky S.A., Stoyanovskii V.O., Vassilyeva Y.Z., Gubin V.E. A novel approach of waste tires rubber utilization via ambient air direct current arc discharge plasma. Fuel Processing Technology. Elsevier. 2022. Vol. 227. P. 107111.

11. Helleur R., Popovic N., Ikura M., Stanciulescu M., Liu D. Characterization and potential applications of pyrolytic char from ablative pyrolysis of used tires. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. Elsevier. 2001. Vol. 58—59. P. 813—824.

12. Wu G., Asai S., Sumita M., Yui H. Entropy penalty- induced self-assembly in carbon black or carbon fiber filled polymer blends. Macromolecules. ACS Publications. 2002. Vol. 35. № 3. P. 945—951.

13. Larionov K.B., Slyusarskiy K.V., Kirgina M.V., Gvozdyakov D.V., Bogdanov I.A., Zenkov A.V., Yankovsky S.A., Gubin V.E. Liquid Hydrocarbons Production by the Steam Pyrolysis of Used Tires: Energy Characteristics and Environmental Sustainability. Waste and Biomass Valorization. Springer. 2022. Vol. 13. № 4. P. 2233—2251.

14. Li C., Chen X., Shen L., Bao N. Revisiting the Oxidation of Graphite: Reaction Mechanism, Chemical Stability, and Structure Self-Regulation. ACS Omega. ACS Publications. 2020. Vol. 5. № 7. P. 3397—3404.