废旧轮胎的回收

废旧轮胎的回收利用何兴帮材料学院高分子化学与物理1 前言随着中国汽车工业的高速发展，对轮胎等橡胶制品的需求量也日益增多。中国国家统计局发布的数据表明，2007 年中国轮胎产量为 5.564 9 亿条，同比增长 23%；同期中国合成橡胶产量为 222 万 t。废旧轮胎具有很强的抗热、抗机械性，很难降解，几十年都不会自然消失。长期露天堆放，不仅占用大量土地 , 而且极易滋生蚊虫传播疾病，引发火灾，被人们称为 “黑色污染 ”。如何利用废旧橡胶制品和废旧轮胎，是搞好资源综合利用的重要课题。2 废旧轮胎的回收利用l 目前处理废旧轮胎的一般方法（ 1） 轮胎翻修与重复使用（ 2） 制成胶粉和再生胶（ 3） 热解提取燃料气、 油和炭黑等产品（ 4） 直接作为燃料提供能源（ 5） 掩埋和生物降解2.1 轮胎翻修与重复使用l 轮胎翻修主要包括轮胎翻新和轮胎修补 。l 轮胎翻新主要有：顶 翻、肩 翻 、全翻。 l 轮胎修补主要有：补疤 、补钉眼 、补洞和内补垫。l 发达国家的公路路面质量很高，轮胎翻修以轮胎翻新为主，胎源多为子午线轮胎。l 翻新方法分为：l 1、热翻法，又称模型硫化。l 2、冷翻法，又称预硫化翻胎法。热翻法l 将未硫化的胎面胶按照工艺尺寸粘合在经过打磨处理的胎体上，送入硫化罐，在高温高压下硫化，每次生产出一个成品 。l 热翻法的最大缺点是容易导致过硫现象，降低了翻新轮胎的质量。冷翻法l 把已经硫化成型的带有花纹的胎面胶粘合到经过打磨处理的胎体上，装上充气内胎和包封套，送入大型硫化罐，在较低温度和压力下硫化，一次生产出多条翻新轮胎。2.2 制成胶粉l 橡胶是具有高弹性和高储能性的高分子材料，常温下稍带塑性，受较小外力可产生很大形变 ，除去外力可恢复；在 - 70 时丧失弹性变成脆性物质，扯断伸长率很小，故一般认为橡胶在深冷条件下易于粉碎。l 橡胶的粉碎大致分为化学法、 低温粉碎法和常温粉碎法。l 由于化学法生产成本高，很难形成大规模生产 ，所以人们主要探索发展了低温粉碎法和常温粉碎法。冷冻粉碎法l 冷冻粉碎法以块状、 粒状生胶、 废旧橡胶制品、 废旧轮胎等固态胶为原料，通过冷却介质将其冷却到玻璃化温度以下，进行机械粉碎。国外通常利用液氮作为冷却介质冷冻橡胶，之后用齿盘式或锤磨式粉碎机进行粉碎。为了防止粉碎后的胶粉恢复常温后粘连团聚，还需要加入硅油、 炭黑、 白炭黑等作为隔离剂，或者将粉末橡胶浸渍在隔离剂的水分散液中，之后干燥脱水，以保证粉末橡胶的流动性。冷冻胶粉流程示意图冷冻法的优缺点l 冷冻粉碎法可以制得粒径较小的胶粒，因此应用广泛。l 但是冷冻法也存在以下缺点：制冷成本高，能耗大。利用液氮冷却，每生产 110 kg 胶粉需耗用 110 115 kg 液氮。如果采用空气膨胀制冷法，需要大量制冷设备，一次性投入大。胶粉粒径越小，价格越高。常温粉碎法l 常温粉碎方法一般采用剪切撕裂、 摩擦、 高速加载等方式的粉碎机 ,并辅以循环冷却 ,胶粒不需冷冻 ,直接送入粉碎机粉碎。常温粉碎法可分为干法和湿法。干法粉碎根据其粉碎方式和设备的不同可分为辊筒式、 旋盘式、挤出式、 高压柱塞式等；湿法粉碎是物料在溶剂或溶液中进行粉碎的方法。湿法粉碎和干法粉碎相比，前者制得的胶粉粒径小，一般在 200目以上，受热降解少，胶粉性能优于干法粉碎。常温粉碎法制粉末橡胶流程示意图常温粉碎法的优缺点l 常温粉碎法制得的胶粉料度较粗， 0. 25mm以下的细粉较少，粗胶粉不利于废胶粉的应用， 但其技术经济指标优于低温粉碎法。胶粉的应用l 1、 用于橡胶、 塑料制品l 2、 用作铺路材料l 3、 改性混凝土及水泥l 4、 其它应用2.3 制成再生胶l 废旧橡胶的再生，就是借助化学助剂或其他能量打断橡胶结构中的 CS 键和 SS 键而不破坏 CC 键，从而有选择地破坏橡胶的三维网络结构而不引起大分子链断裂，生成在热塑状态下具有流动性的再生胶。l 目前广泛采用再生胶的生产方法有油法、水油法及高温高压动态脱硫法，但这些方法都存在生产流程长、能源消耗大、环境污染严重等缺点。2.4 热解废旧轮胎l 废旧轮胎经粉碎分离出废旧钢丝后得到废橡胶颗粒，废橡胶颗粒在一定的温度、压力和催化剂作用下，发生催化裂解反应，使分子量为80150万的高分子橡胶烃断键，裂变成小分子的 CH 结构化合物，重新形成 C1C4的气态烃混合物及 C5以上石油类液态烃混合物，橡胶硫化时添加 的炭黑又重新游离析出得到炭黑产品。热解工艺热解法的优缺点l 废轮胎热解技术有着独特的优势 (如可制得便于运输的油品、 碳黑 )，但由于轮胎在制造过程中含有大量的添加剂 (如抗氧剂、 硫化剂等 ) ，这不仅使热解过程中对环境有一定的污染 (如硫化氢产生 )，而且使热解油品硫含量偏高，热解碳黑灰份含量偏高，以致于妨碍了它们的广泛应用。2.5 其他l 与煤比较，废旧轮胎具有更高的热值，因而被认为是一种有吸引力的潜在燃料，作为燃料处理利用无疑是有前途的洁净工艺方法。l 原形改制是通过捆绑、裁剪、冲切等方式，将废旧轮胎改造成有利用价值的物品。最常见的是用作码头和船舶的护舷、 沉入海底充当人工渔礁、 用作航标灯的漂浮灯塔等。3 结语l 由于能源和资源的有