
广州爱其科技股份有限公司
华南理工大学材料科学与工程学院
随着汽车工业和汽车保有量的飞速发展,世界各地特别是中国的废旧轮胎产生量大幅度上升。
废旧轮胎如果长期堆存,不仅对环境造成黑色污染,给人类生存环境带来极大危害,同时也是一种资源浪费。
如何处理大量的废旧轮胎,是我国面临的一个重要的环境与再生资源利用问题。
广东省作为全国经济第一大省,废旧轮胎处理的问题尤为突出,本文概述了广东省在废旧轮胎回收利用方面的情况,并为未来的发展路线提供依据。
1
2018年广东省废旧轮胎
产生量
据统计,截至2017年底,全国机动车保有量达3.10亿辆。其中,全国汽车保有量达2.17亿辆,与上年相比增加2304万辆,增长11.85%。预计2018年将产生的废旧轮胎数量在3.798亿条,重量达1459万吨。其中轿车轻卡废旧轮胎1.36亿条,重量104.6万吨;载重货车客车废旧轮胎2.438亿条,重量1354.4万吨。
2018我国汽车废旧轮胎产生量[1]
项目 |
轿车轻卡 |
载重货车客车 |
合计 |
2017年汽车保有量(亿辆) |
1.7 |
0.47 |
2.17 |
每辆车配轮胎数(条) |
4 |
12 |
|
轮胎使用数量(亿条) |
6.8 |
5.64 |
12.44 |
年产生废旧轮胎比例(%) |
20 |
45 |
|
可翻新比例(%) |
- |
2 |
|
废旧轮胎产生数量(亿条) |
1.36 |
2.438 |
3.798 |
吨废旧轮胎数量(条/吨) |
130 |
18 |
|
年废旧轮胎产生量(万吨) |
104.6 |
1354.4 |
1459 |
广东省2018年机动车保有量2869万辆,同比增长15.32%;其中汽车保有量为1894万辆,占全国近9%[2],由此可推断2018年广东省废旧轮胎产生量约为131.31万吨。
2
当前我省废旧轮胎综合利用
的主要途径
废旧轮胎作为一种可再生资源被称作“黑色金矿”,其产品和延伸制品可以广泛应用于橡胶、化工、交通和城建等国民经济重要产业,已成为重要的二次资源。目前,我省废旧轮胎资源综合利用大致有以下几种途径[3-5]:
1
轮胎翻新是指轮胎经局部修补、加工、重新贴覆胎面胶,再进行硫化,以恢复轮胎使用价值的一种工艺流程。利用高新技术手段生产的翻新轮胎其性能和质量可以接近或达到新轮胎的使用性能,不仅延长了汽车轮胎使用寿命、促进了旧轮胎的减量化,而且减少环境污染,因而也是利用旧轮胎的主要方式之一。
翻新是一种很好的回收利用方式,工艺简单,投资小,成本低,经济效益高,但翻新轮胎对轮胎的使用状况要求比较严苛,仅限于胎面磨损而胎体完好的旧轮胎,所以可翻新再利用的轮胎仅占废旧轮胎的很小一部分,绝大部分不能翻新的废轮胎必须采用另外的方法处理和回收利用。
2
再生橡胶生产技术是建立在天然橡胶逆向化学脱硫工艺书基础上的废橡胶再利用行业,将废轮胎碾磨成橡胶颗粒,加水和其他化学物质等,在加压、加温条件下使其“反硬化”,再通过机械挤压恢复原始状态。
由废旧轮胎制备再生胶是一种传统的方法。再生胶作为一种再生资源在橡胶工业中具有重要的作用。由于传统的再生胶制造方法存在严重的环境污染,八十年代国外发达国家的再生胶生产纷纷下马。
与此同时,由于历史性原因和橡胶资源长期匮乏等因素,中国的再生胶生产获得了迅速的发展,成为世界最大的再生胶生产国。目前我国再生胶年产量约380万吨,占全球的80%左右。我国再生胶行业在生产工艺和设备方面进行了许多卓有成效的改进,环境污染有所降低,产品质量有所改善。
但是,废橡胶再生是一个在热、机械、化学或微生物作用下的脱硫过程,必然是一个高能耗、高污染的产业,而且所得再生胶性能比较差,因此,再生胶的生产和应用必将受到越来越多的限制。
随着环境保护要求的提高和管理的加强,国家加大了对污染严重,能耗高的小再生胶企业的淘汰力度。
部分再生胶生产企业经过技术改造,采用动态脱硫法进行生产,环境污染问题有所缓解,新型的再生胶环保处理装置与技术将再生胶行业推向一个新的高速,如压捏练法丁基胶脱硫再生新工艺、高品质再生胶及其制备技术以及高品质精细轮胎再生胶生产工艺等,对解决再生胶生产过程中的环境污染起到了积极的作用,也代表了再生胶行业发展的方向。
3
裂解废轮胎是废轮胎转化再生能源和非橡胶再生资源的途径之一。主要采用的方法有高、低温热解等。
高温热解是指废轮胎经高温裂解提取具有高热值的燃气、富含芳烃的油、炭黑及钢铁等。每吨废轮胎可生产可燃气体、可燃油占38—45%,热解黑炭占27—33%,废钢丝占8—12%,可燃气体可回收作为热裂解炉的加热能源,炭黑及其它又可以再用做化工生产原料,是较为先进的能源利用方法。
低温微负压催化裂解是在吸收国内现有裂解技术的基础上,自主研发的制取成品油,回收炭黑和钢丝的成套工艺技术。该工艺技术使用专用裂解催化剂,实现了废轮胎在较低温度(280℃ -380℃)进行裂解,既大幅降低了反应能耗,又降低了产生有害物质的可能。其次,反应装置采用“动态热传感式”方法加热,使热效率,产油速度和产品质量都有了较大提高。此外,该工艺技术设置有催化重置装置,可直接生产汽油、柴油和重油终端产品。裂解废轮胎工艺技术正不断改进完善,产业化发展进程日趋加快。
广东省在前期的环保整治过程中,关停了大量废轮胎的小裂解和小炼油生产作坊,目前对于热裂解是法还存在很大的争议,发展环保高效的轮胎裂解技术,推广轮胎的热裂解处理项目,还有许多技术问题尚未解决,例如,裂解油质量差、裂解炭黑含油率和灰分超标、废气中有害物质处理难度大等,同时该法投资大,经济效益差等问题,都需要认真研究解决。
4
胶粉生产是将废轮胎切碎,分离其中的钢丝、帘布后破碎成40—60目或更细(200目)的硫化橡胶粉,替代资源型橡胶用于橡胶产品的直接生产和加工。由二十世纪八十年代发展起来的由废轮胎等制造胶粉并直接利用(例如直接生产弹性体制品、作为轮胎和橡胶制品的添加剂、沥青改性等)的技术,是废轮胎橡胶回收利用的发展方向。该法的优点是胶粉生产过程简单,对废轮胎橡胶的化学结构破坏小,环境污染小,废轮胎利用率高,投资小,因而应用前景广阔。
但是。胶粉法目前还存在两方面的问题。首先是胶粉的生产技术问题,目前常用的胶粉生产方法是常温干法粉碎法和冷冻粉碎法,冷冻法是废旧橡胶在液氮制冷或空气膨胀制冷条件下进行机械粉碎,干法则是利用辊筒或其他机械的剪切作用在常温下对废旧橡胶进行粉碎,这两种方法耗能大,产品质量不稳定,胶粉活性差,生产效率低,环境污染严重,限制了其规模化生产和高效利用。
其次是胶粉的后续利用问题,由于对胶粉的改性和应用研究开发不够,由胶粉制造的具有优良性能、高附加值和需求量大的后续产品不多,限制了其推广应用。
广州爱其科技股份有限公司采用自主研究开发的废旧轮胎湿法制取精细胶粉生产技术和装备,生产全过程在水介质的密闭环境中循环进行,具有能耗低、生产效率高、无三废污染等特点,该技术生产的新型湿法精细轮胎胶粉,粒度均匀,比表面积大,表面活性高,相对传统的干法和冷冻法胶粉在表面结构形态和表面活性上有显著的优势。目前正在积极研究开发湿法胶粉的改性技术和高值化应用领域,将为制备的湿法精细胶粉的合理利用开拓广阔的应用前景。
3
未来和展望
随着党的十九大关于“加强固体废弃物和垃圾处置”、“推进资源全面节约和循环利用”等精神和党中央《关于加快推进生态文明建设的意见》等部署,国家相关政策法规的不断出台,将对行业的发展起全面规范的作用,并全面促进行业的健康有序发展。例如:《废旧轮胎回收利用管理条例》,将明确生产、使用单位的责任和义务,改变废旧轮胎回收利用的无序局面,对废旧轮胎综合利用进行科学定位,建立废旧轮胎回收、加工与售后服务信息化管理体系,严格市场准入,将废旧轮胎资源循环利用逐步纳入法制化管理轨道。国家在税收、信贷、投资等方面的优惠政策也将得到进一步加强,以减轻企业负担。
在产业政策方面,政府将加大对落后产能的淘汰力度,继续打击土法非法利用废旧轮胎炼油,限制、淘汰工艺落后的小再生胶企业,确保废旧轮胎资源合理利用,减少加工过程的能源消耗,杜绝“土法炼油”与小再生胶加工的污染。当前,一些地方政府已经采取的相关的积极措施,并取得了很好的效果。
废旧轮胎的环保型、高附加值循环利用途径将成为废旧轮胎资源化回收利用的主要技术途径。轮胎翻新再使用,高品质再生胶和橡胶硫化胶粉的推广应用来替代生胶原材料达到节约资源的目的将成为行业发展的主要目标。通过建立一批环保型的重点企业,推进示范工程建设,将进一步促进废旧橡胶综合利用和轮胎翻新的产业化发展。
废旧轮胎的循环利用产业用具有很高的经济效益和环保效益,是我省发展循环经济的重要组成部分。预计2018年全省汽车保有量将达到2900万辆,年废旧轮胎的产生量约为131万吨,这也将预示着我省废旧轮胎回收及综合利用产业有着巨大的发展潜力。我省废旧轮胎资源循环利用的潜力巨大,促进废旧轮胎资源循环利用产业的健康发展,这对于可持续发展的实现具有十分重要的意义。
参考文献
[1]搜狐网,2018年我国废旧轮胎产生量知多少?〔DB/OL〕. https://www.sohu.com/a/217548717_227215.
[2] 搜狐网,广东汽车保有量有多少?近1900万辆,占全国近9%〔DB/OL〕. http://www.sohu.com/a/227080768_222493
[3] 胡彪,张晓雨,赵新,等. 废旧橡胶制品资源化利用研究进展[J]. 材料导报. 2014, 28(3): 75-79.
[4] 卢娜,辛振祥. 废旧橡胶资源化与环境[J]. 世界橡胶工业. 2016, 43(7): 1-5.
[5] 苏瑞景,关杰,梁波. 废轮胎资源化利用现状[J]. 上海第二工业大学学报. 2016, 33(1): 20-26.
(转至 废橡胶综合利用分会)
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