（环境科学专业论文）废旧轮胎回收利用技术要求规范的构建研究.pdf

南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位 获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文 ( 包括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论 文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将 公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检 索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向 教育部指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和 中国学术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相虑学位论文 数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答 辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字：塞菱逝 2 0 1 0 年6月1日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目废旧轮胎回收利用技术要求的构建研究 姓名宗秀雨l 学号i 2 1 2 0 0 7 0 4 2 0 i 答辩日期i2 0 1 0 年5 月2 9 日 论文类别博士口学历硕士口硕士专业学位口高校教师口同等学力硕+ 口 晓f 系| 骶环境科学与工程学院专业环境科学 联系电话 13 9 0 2 0 9 9 2 8 7 e m a i l z o n g x y 8 0 2 8 11 16 3 c o m 通信地址( 邮编) ：天津市南开区卫津路9 4 号南开大学蒙民伟楼3 l l 备注： l 是否批准为非公开论文 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究 成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已 公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：塞委围 2 0 1 0年6 月1日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部 门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。 论文题目废旧轮胎回收利用技术要求的构建研究 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 4 2 0 年) 保密期限 2 0 年月日至2 0年月日 审批表编号批准日期 2 0 年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 摘要 捅芰 近年来，我国橡胶市场需求快速增长，已成为世界上最大的橡胶进口国， 而我国又是一个生胶资源相对短缺的国家，因此，急需寻找橡胶原料来源及其 代用材料。橡胶的大部分用来生产轮胎，这些轮胎在废弃之后难于降解，若得 不到妥善处理，会形成黑色垃圾，造成黑色污染。不仅造成资源浪费，还带来 环境污染，甚至引发火灾、滋生蚊蝇传播疾病等问题。 废旧轮胎具有很高的利用价值，可以为社会提供大量的再生资源。废旧轮 胎全身是宝，所含2 2 2 4 的尼龙等合成纤维，可加工成塑料制品；1 6 1 8 的钢 丝为优质弹簧钢的原料；高达5 8 6 0 的橡胶混合物，可以支撑有用的再生胶和 各类不同粒径的胶粉，能大量用在橡胶、建材以及塑料等工业领域。 面对橡胶资源短缺和环境污染的两大瓶颈，加之废旧轮胎本身具有较高的 价值，必须大力促进废旧轮胎回收利用行业的健康、快速发展，充分回收利用 我国的废旧轮胎资源。目前我国废旧轮胎回收利用行业还未制定相关标准和规 范，但其在轮胎资源循环利用中的作用越发突出，且企业生产过程中资源环境 问题较为严重。因此建立行业的技术要求日趋紧迫。 本文在循环经济、清洁生产的理论基础上，运用全过程分析法、生命周期 评价法，对废旧轮胎回收利用行业的胶粉、再生胶和热裂解三种利用方式的生 产过程和对环境的影响进行了全面的分析评价，识别对环境影响大、对生产影 响大的环节，从而有的放矢的构建废旧轮胎回收利用行业技术要求，以此来指 导企业生产，并为进一步制定清洁生产标准提供依据，为制定其他静脉产业标 准提供参考。 关键词：废旧轮胎循环经济清洁生产生命周期评价技术要求 a b s t r a c t ab s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，t h ed e m a n do fr u b b e rr e s o u r c eh a si n c r e a s e dq u i c k l yi nc h i n a c h i n ai st h el a r g e s tr u b b e r - i m p o r t i n gc o u n t r yw i t hl e s sa m o u n to f r a wr u b b e rr e s o u r c e m o s tr u b b e rr e s o u r c ei su s e dt o p r o d u c et i r e s ，w h i c hd e g r a d ee x t r e m e l yh a r di n n a t u r a lc o n d i t i o n s c r a pt i r e sw i l lb e c o m eb l a c kt r a s ha n df o r mb l a c kp o l l u t i o ni fn o t 仃e m e dp r o p e r l y s c r a pt i r e s t o c k p i l e si saf i r e t r a p ，m o r eo v e rt h e yw i l lp r o v i d e b r e e d i n gg r o u n df o rm i c ea n dm o s q u i t o e sw h i c ha r ec a r r y i n gd i s e a s ev i r u s s c r a pt i r e sh a v eh i g hr e g e n e r m i v ev a l u ew i t ht h eh i g hp o t e n t i a lo fp r o v i d i n g l a r g ea m o u n to fr e n e w a b l er e s o u r c e s t h es c r a pt i r e sc o n t a i na p p r o x i m a t e l y2 2 2 4 o f n y l o na n do t h e rs y n t h e t i cf i b e r sw h i c ha r em a t e r i a l so fp l a s t i cp r o d u c t ，16 18 o f s t e e lw i r e sw h i c ha r em a t e r i a l so fh i g h - q u a l i t ys p r i n gs t e e la n da l m o s t5 8 6 0 o ft h e r u b b e rm i x t u r ew h i c hc a np r o d u c er e c l a i m e dr u b b e ra n dr u b b e rp o w d e r i no n ew o r d ， s c r a pt i r e sc a n b ew i d e l yu s e di nr u b b e r ，b u i l d i n gm a t e r i a la n d p l a s t i c si n d u s t r i e s c o n s i d e r i n g t h ec o n s e r v a t i o no fr e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n p r e v e n t i o n ，a sw e l la st h el l i g hr e g e n e r a t i v ev a l u eo fs c r a pt i r e s ，w es h o u l dp r o m o t e t h ed e v e l o p m e n to fs c r a pt i r er e c y c l i n gi n d u s t r yt om a k ef u l lu s eo fs c r a pt i r e s a t p r e s e n t ，r e l e v a n tt e c h n i c a ls t a n d a r d so rn o r m so fs c r a pt i r er e c y c l i n gi n d u s t r ya r en o t e s t a b l i s h e d ，b u tt h ep r o m i n e n tr o l eo fs t a n d a r d si s b e i n gp u tm o r ee m p h a s i s c o r p o r a t i o n so fs c r a pr u b b e rr e c y c l i n gi n d u s t r yf a c em a n ys e r i o u sp r o b l e m si n e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n t h e r e f o r e ，t h ee s t a b l i s h m e n to ft e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o ni n s c r a pr u b b e rr e c y c l i n gi n d u s t r yb e c o m e sa n e c e s s i t y b a s e do nt h ec i r c u l a r e c o n o m yt h e o r ya n dc l e a n e rp r o d u c t i o nt h e o r y , t h i s d i s s e r t a t i o nu s e sw h o l ep r o c e s sa n a l y s i sa n dl i f ec y c l ea s s e s s m e n tt oe v a l u a t et h e e n v i r o n m e n t a li m p a c to fe a c h p r o c e s si ns c r a pr u b b e rr e c y c l i n gi n d u s t r yw h i c h i n c l u d e st h r e ew a y st or e c y c l e ：r e c l a i m e dr u b b e r , r u b b e r p o w d e ra n dt h e r m a lc r a c k i n g t h ep r o c e s s e sw h i c hh a v eag r e a ti m p a c tt oe n v i r o n m e n ta r ei d e n t i f i e da n d a t e c h n i c a lr e q u i r e m e n t ( s p e c i f i c a t i o n ) o fs c r a pr u b b e r r e c y c l i n gi n d u s t r yi sp r e l i m i n a r y e s t a b l i s h e dw h i c hc a l lb eu s e dt o r e g u l a t ep r o d u c ep r o c e s so fr e l a t e dc o r p o r a t i o n s b e s i d e s ，i tc a nb eab a s i so ft h ee s t a b l i s h m e n to fc l e a n e rp r o d u c t i o ns t a n d a r di ns c r a p a b s t r a c t r u b b e rr e c y c l i n gi n d u s t r ya n do t h e rv e i ni n d u s t r i e s k e yw o r d s ：s c r a pt i r e s ，c i r c u l a re c o n o m y , c l e a n e rp r o d u c t i o n , l i f ec y c l e a s s e s s m e n t ( l c a ) ，t e c h n i c a lr e q u i r e m e n t s 目录 目录 第一章绪论1 第一节研究背景1 1 1 1 国内市场橡胶资源短缺、供需矛盾突出一1 1 1 2 废旧轮胎污染严重但利用价值高1 1 1 3 废旧轮胎回收利用行业缺少行业规范。1 第二节废旧轮胎回收利用研究概述3 1 2 1 轮胎一般特性简介一3 1 2 2国内外废旧轮胎利用途径简介4 第三节研究目标和意义6 1 3 1 研究目标一6 1 3 2 研究意义6 第四节研究内容、方法和技术路线7 1 4 1 主要内容与进程。7 1 4 2 技术路线一9 第二章研究的理论和方法基础1 1 第一节理论基础1 1 2 1 1 循环经济理论l l 2 1 2 清洁生产理论1 2 第二节方法基础1 4 2 2 1 生命周期评价1 4 2 2 2 清洁生产审核17 第三章废旧轮胎回收利用行业分析2 4 第一节我国废旧轮胎主要利用途径简介2 4 3 1 1 生产胶粉2 4 3 1 2 生产再生胶2 5 3 1 3 热裂解2 5 第二节废旧轮胎利用行业全过程分析2 7 i v 目录 3 2 1 胶粉行业全过程分析2 7 3 2 1再生胶行业全过程分析3 8 3 2 2 热裂解行业全过程分析4 5 第三节废旧轮胎利用行业生命周期评价5 3 3 3 1 原料的成分5 3 3 3 2目的与范围的确定5 3 3 3 3 清单分析5 4 3 3 4 生命周期影响评价5 8 第四章废旧轮胎利用行业技术要求体系构建研究6 2 第一节废旧轮胎利用行业技术要求体系构建原则6 2 第二节废旧轮胎利用行业技术要求体系框架6 4 4 2 1 构建废旧轮胎利用行业技术要求体系框架6 4 4 2 2 废旧轮胎同收利用行业技术要求部分指标说明6 6 第五章结论及展望6 8 第一节研究结论6 8 第二节主要创新点6 9 第三节不足之处与展望7 0 参考文献7 1 致谢7 1 个人简历、学术论文及研究成果7 5 v 图目录 图目录 图1 1 轮胎结构图。3 图1 2 技术路线图9 图2 1 循环经济图解一1 1 图2 2 生命周期评价清单分析示意图l5 图2 3 清洁生产审计思路框图1 9 图2 4 生产过程框图19 图2 5 企业清洁生产审计工作程序图2 2 图3 1 再生胶生产工艺流程2 5 图3 2 废轮胎热裂解工艺流程图2 6 图3 3 常温辊筒法胶粉生产工艺流程3 2 图3 4 废旧轮胎连续粉碎法流程3 3 图3 5 常温挤出粉碎流程3 4 图3 6 高压粉碎废橡胶原理3 4 图3 7 常温浸混粉碎法生产工艺流程3 6 图3 8 再生胶生产工艺3 9 图3 9 微负压热裂解工艺流程图4 7 图3 1 0 废旧轮胎回收利用行业生命周期评价系统边界图一5 4 图3 1 1 再生胶产品工艺流程图一5 5 图3 1 2 微负压热裂解工艺流程图一5 7 表目录 表目录 表3 1 废旧轮胎分类方法比较2 8 表3 2 煤焦油质量技术指标4 1 表3 3 松焦油质量技术指标4 2 表3 4 松香质量技术指标4 2 表3 5 妥尔油质量技术指标4 2 表3 6 国内常用活化剂比较4 3 表3 7 主要污染物产生的影响因素4 5 表3 8 主要设备单机噪声5 0 表3 9 主要污染物产生的影响因素5 1 表3 1o 企业废物产生原因。51 表3 1 1 动态脱硫法生产清单。5 6 表3 1 2 微负压热裂解清单分析5 7 表3 1 3 标煤燃烧的环境排放基础清单5 8 表3 1 4 生产1 吨再生胶环境排放分析一5 9 表3 15 污染项相关性系数。6 0 表3 1 6 生产1t 再生胶环境负荷分析6 0 表3 1 7 处理l t 废旧轮胎环境排放分析6 l 表3 1 8 污染项相关性系数6 l 表3 1 9 热裂解lt 废旧轮胎引起的环境负荷分析6 1 表4 1 废旧轮胎回收利用行业技术要求体系框架6 5 v 第一章绪论 第一章绪论 第一节研究背景 1 1 1国内市场橡胶资源短缺、供需矛盾突出 我国已经连续多年成为世界第一大耗胶国，且又是一个生胶资源相对短缺 的国家，1 9 9 8 年以来，我国天然橡胶的自给率就逐年降低，每年约有7 0 需从 国外进口。另外从2 0 0 2 年开始，我国成为世界第一橡胶消耗大国，到2 0 0 8 年 已连续七年超过美国，居世界首位【l 韧。 因此，面对国内橡胶市场严重的供需矛盾，寻找橡胶原料来源及其代用材 料是十分迫切的任务，处理好废橡胶，对充分利用再生资源、摆脱自然资源匮 乏、减少环境污染、改善人们的生存环境具有重要意义【3 j 。 1 1 2 废旧轮胎污染严重但利用价值高 废旧轮胎属于工业有害固体废物，而且据工业有害固体废物管理中心的专 家介绍，它是恶化自然环境、破坏植被生长、影响健康、危害地球生态环境的 最有害垃圾之一。 组成轮胎的材料主要为天然橡胶、合成橡胶以及少量其他化学助剂，因此 更换下来的轮胎若得不到妥善处理，形成黑色垃圾，造成黑色污染。不仅造成 资源浪费，还带来环境污染，甚至会引发火灾、滋生蚊蝇、传播疾病。 另一方面，废旧轮胎具有很高的利用价值，可以为社会提供大量的再生资 源。废旧轮胎全身是宝，所含2 2 2 4 的尼龙等合成纤维，可加工成塑料制品； 1 6 1 8 的钢丝为优质弹簧钢的原料；高达5 8 6 0 的橡胶混合物，可以支撑有用 的再生胶和各类不同粒径的胶粉，能大量用在橡胶、建材以及塑料等工业领域。 废轮胎还是高能的燃料，每千克含有2 7 5 9 k j 的热量，可用于工业锅炉及热电厂 发电【4 】。 1 1 3 废旧轮胎回收利用行业缺少行业规范 现今，国内废旧轮胎回收几种利用途径均存在众多问题，如能源浪费大、 第一章绪论 污染严重、产品质量差等，究其原因不难发现，行业内缺乏有效的规范是制约 我国废旧轮胎循环利用企业良性发展的主要因素之一。目前我国废旧轮胎回收 利用行业还未制定相关标准和规范，但其在轮胎资源循环利用中的作用越发突 出。因此建立行业的技术要求日趋紧迫。本文旨在基于循环经济和清洁生产理 论、利用生命周期和清洁生产审核初步建立一套废旧轮胎循环利用行业技术要 求体系，为建立行业清洁生产标准提供基本的指标参考，对于落实发展循环经 济有积极作用。 2 第一章绪论 第二节废旧轮胎回收利用研究概述 1 2 1 轮胎一般特性简介 ( 1 ) 轮胎的组成 图1 1 轮胎结构图 轮胎通常由外胎、内胎、垫带3 部分组成。也有不需要内胎的，其胎体内 层有气密性好的橡胶层，且需配专用的轮辋。世界各国轮胎的结构，都向无内 胎、子午线结构、扁平( 轮胎断面高与宽的比值小) 和轻量化的方向发展。外 胎由胎面、胎侧、缓冲层( 或带束层) 、帘布层及胎圈组成。用于承受各种作用 力。胎侧是轮胎侧部帘布层外层的胶层，用于保护胎体。帘布层是胎体中由并 列挂胶帘子线组成的布层，是轮胎的受力骨架层，用以保证轮胎具有必要的强 度及尺寸稳定性。缓冲层( 或带束层) 为斜交轮胎胎面与胎体之间的胶布层或 胶层，用于缓冲外部冲击力，保护胎体，增进胎面与帘布层之间的粘合。胎圈 是轮胎安装在轮辋上的部分，由胎圈芯和胎圈包布组成，起固定轮胎作用。轮 胎的规格以外胎外径d 、胎圈内径或轮辋直径d 、断面宽b 及扁平比( 轮胎断面 高h 轮胎断面宽b ) 等尺寸加以表示，单位一般为英寸( i n ) ( 1 i n = 2 5 4 c m ) 。 汽车轮胎是橡胶与纤维材料及金属材料的复合制品，制造工艺是机械加工和化 学反应的综合过程。橡胶与配合剂混炼后经压出制成胎面；帘布经压延、裁断、 贴合制成帘布筒或帘布卷；钢丝经合股、包胶后成型为胎圈；然后将所有半成 3 第一章绪论 品在成型机上组合成胎坯，在硫化机的金属模型中，经硫化而制成轮胎成品【5 】。 ( 2 ) 轮胎的分类 轮胎常见的分类方式是按照结构划分为斜交线轮胎、子午线轮胎。子午线 胎与斜交线胎的根本区别在于胎体。斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘布层；而 子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质，其顶层是数层由钢丝编成的钢带帘布， 可减少轮胎被异物刺破的几率。 从设计上讲，斜交线轮胎有很多局限性，如由于交叉的帘线强烈摩擦，使 胎体易生热，因此加速了胎纹的磨损，且其帘线布局也不能很好地提供优良的 操控性和舒适性；而子午线轮胎中的钢丝带则具有较好的柔韧性以适应路面的 不规则冲击，又经久耐用，它的帘布结构还意味着在汽车行驶中有比斜交线小 得多的摩擦，从而获得了较长的胎纹使用寿命和较好的燃油经济性。同时子午 线轮胎本身具有的特点使轮胎无内胎成为可能。无内胎轮胎有一个公认优点， 即当轮胎被扎破后，不像有内胎的斜交线轮胎那样爆裂( 这是非常危险的) ，而 是使轮胎能在一段时间内保持气压，提高了汽车的行驶安全性。另外，和斜交 线轮胎比，子午线轮胎还有更好的抓地性1 6 j 。 1 2 - 2国内外废旧轮胎利用途径简介 随着我国汽车工业的迅速发展，轮胎年产量已超过3 1 8 亿条，废旧轮胎年 产生量也已超过1 2 5 亿条，约3 3 0 万吨，并以每年两位数的速度增长。如果能 将这些废旧轮胎有序回收并加以有效的综合利用，不仅“变废为宝 ，大大缓解 我国橡胶资源短缺局面，而且还能消除废旧轮胎带来的环境污染【7 1 。 废旧轮胎是很好的可利用资源，现在国内外对此都很重视。其利用方式目 前主要有以下六种： 1 、原形直接利用作为港口码头的护舷； 2 、废轮胎粉碎制成胶粉； 3 、废轮胎热裂解分离出油品、炭黑、可燃气体和钢丝； 4 、废轮胎制作成再生胶； 5 、旧轮胎翻新利用； 6 、废轮胎作为燃料直接燃烧 8 1 。 各国主要利用方式各有不同，其中美国和日本等发达国家5 0 以上废轮胎 作为燃料燃烧掉，而中国几乎为零；美国有2 5 废轮胎做成胶粉，应用到公路 4 第一章绪论 上，而中国8 0 以上的废轮胎用来制造再生胶，直接作为燃料几乎为零。2 0 0 4 年我国再生胶产量约1 3 0 万吨，胶粉1 5 万吨，热裂解几万吨。再生胶的主要用 途是使用在橡胶制品中。我国八成以上废轮胎用来生产再生胶，产品结构比例 不尽合理，废旧轮胎利用范围受到限制。要实现废旧轮胎综合利用方式的转变， 扩大应用范围，提升胶粉的集约化生产规模，使废轮胎胶粉在改性沥青铺设公 路、建筑材料和农用水利等方面得到充分应用。美国是在这方面发展最快的国 家，利用胶粉改性沥青铺设公路已达一万多公里。废轮胎热裂解是通过裂解产 生新材料的过程，现已成发达国家开发的热点。热裂解资源回收率高，较之简 单燃烧又大大前进了一步，是废轮胎利用的又一种较佳选择。近年来，世界各 国对其进行各种研究，开发出高温、催化、真空、溶解盐等多种裂解技术方式。 法国早在1 9 7 0 年热解废胎年处理达3 0 0 0 万条，生产油品1 4 万吨，炭黑1 2 万 吨及大量金属材料【9 j 。英国也有年处理量9 万吨热解反应炉，美国g a r b o i l 公司 有日处理1 0 0 吨废胎热解反应炉，美国f i r e s t o n e 公司有年处理l o 万吨废胎热解 反应炉。我国废胎热解发展较为滞后，现在国内仅有几套( 包括引进国外) 处 理装置，且规模和产量远不能同国外相比。因此，要研制出我国自有知识产权 的大型热解装置和技术，达到发达国家处理水平，使废轮胎综合利用技术获得 更大的发展【l u 1 4 】。 5 第一章绪论 1 3 1 研究目标 第三节研究目标和意义 在轮胎综合利用过程中，我国主要废旧轮胎利用方式再生胶生产、热裂解 存在废气、废水的大量排放，且行业没有形成规范的生产技术和处理技术，致 使我国废旧轮胎回收利用呈现资源利用率低、污染严重、生产耗能大现象。 本论文的研究目标是运用清洁生产审核和生命周期评价的方法定量和定性 的分析我国胶粉、再生胶和热裂解三大废旧轮胎回收利用行业，明晰现状，查 找问题，构建行业清洁生产技术要求，为行业实行清洁生产提供技术支持，为 企业实现国家节能减排要求提供帮助。 1 3 2 研究意义 ( 1 ) 推动循环经济 橡胶是对我国社会经济和生态环境影响重大的资源。橡胶资源的5 7 用来 生产轮胎，废旧轮胎的回收利用一直是世界各国科学家关注的研究课题，是我 国发展循环经济的一个重要方面。 针对现有企业缺乏行业规范的现状，构建废旧轮胎回收利用行业的技术要 求，研究我国废旧轮胎回收利用问题，有助于我国橡胶资源的合理利用，促进 我国废旧轮胎回收利用行业的健康发展，同时对静脉产业的循环利用也有借鉴 意义。 ( 2 ) 现实的约束力 制定行业全过程技术规范可以有效约束行业生产行为，在废旧轮胎综合利 用过程中驱动企业向着建设资源节约型和环境友好型的方向发展，对推动循环 经济应用、实现我国可持续发展有着重要的作用和意义。 6 第一章绪论 第四节研究内容、方法和技术路线 1 4 1 主要内容与进程 l 、探讨废旧轮胎回收利用技术规范构建的研究意义，开展可行性分析 a 我国发展废旧轮胎回收利用的现状、前景及意义； b 构建废旧轮胎回收利用技术规范的可行性分析； c 构建废旧轮胎回收利用技术规范的意义。 2 、总结国内外废旧轮胎回收利用技术成果，分析特点 a 国外废旧轮胎回收利用现状、研究进展及特点分析； b 我国废旧轮胎回收利用现状、研究进展及特点分析； c 总结国内外利用现状和特点，分析在废旧轮胎回收利用行业中构建技 术规范的特点。 3 、开展废旧轮胎回收利用技术规范构建方法研究 构建废旧轮胎回收利用技术规范所遵循的原则： a 从再生产品整个生命周期考虑。生命周期评价是对一个产品系统的生命周 期中输入、输出及其潜在环境影响的汇总和评价，考察其对环境的影响。数据 选取必须能够完整反映各种回收利用方式现状、特点，以便更为准确制定行业 规范。 b 体现污染预防思想。技术规范范围应反映出项目实施过程中所使用的资 源量及产生的废物量，包括使用能源、水或其他资源的情况，考虑从技术角度 节能、节水、降低污染。 c 尽可能量化原则。在制订定性技术规范同时，考虑定量指标可行性，对部 分指标尽可能定量，使得技术规范更准确的反映行业特点。 d 代表性原则。 e 可操作性原则。 4 、废旧轮胎回收利用技术实例对比分析 以各行业试点企业为例进行技术实例对比分析： 1 ) 各试点企业与行业共性特点，分析各种工艺、设备等特点、优缺点，加 以对比，选出适合我国废旧轮胎回收利用行业发展的技术。 7 第一章绪论 2 ) 根据分析进行技术规范验证，确定适应行业特点、可行的技术规范。 3 ) 提出分析结论，并加以说明。 5 、技术规范拟定 通过对具体生产工艺、设备等技术指标的分析，在实地调研、收集资料、查 阅文献和专家咨询后，建立了初步的技术规范体系。而后采用专家咨询反 馈企业现场调查反馈专家咨询再反馈的方法，最终确立废旧 轮胎回收利用技术规范。技术规范主要包括三层内容：第一层，针对我国废旧 轮胎整体利用水平提出相应规范；第二层，针对废旧轮胎回收利用具体行业提 出相应技术规范；第三层，对技术工艺、技术设备经济指标、环境保护、科学 管理、产品等提出技术规范。 6 、最后，根据上述的研究，得出本论文的结论并展望废旧轮胎回收利用行 业的规范化建设。 8 图1 2 技术路线图 多年来，中国轮胎翻修与循环利用协会在废旧轮胎综合利用方面做了大量 深入工作。南开大学与该协会共同组建中国( 南开) 轮胎资源循环利用研究中 心，该中心不仅汇集了我国长期从事废旧轮胎综合利用的资深教授和专家，还 吸引了年轻的教授、学者，共同从事废旧轮胎的研究。该中心在上海、江苏、 北京、福建废旧轮胎综合利用企业建立四个研发基地，同天津海泰环保科技发 展有限公司建立胶粉改性沥青产学研研发中心。本课题组成员单位，上海绿人 生态经济科技有限公司多年从事废轮胎热裂解反应装置的研制，以及热解炭渣 制造活性炭黑的生产；北京泛洋伟业科技有限公司多年从事废轮胎精细胶粉生 9 第一章绪论 产及应用的企业；天津海泰环保科技发展有限公司是专业生产胶粉改性沥青的 企业；福建环科化工橡胶集团有限公司多年从事粉碎物料动态脱硫生产再生胶 的专业企业。南开大学清洁生产研究中心多年从事企业生产过程中废气、废水、 废渣的处理技术研究，有坚实的理论和实践基础。 这些企业不仅是行业生产的龙头，也具备一定的研发能力和条件。专业协 会、高等院校、大型企业的联合，共同打造了科研、中试、示范生产最佳组合。 10 2 1 1 循环经济理论 循环经济( c y c l i ce c o n o m y ) 即物质闭环流动型经济，是指在人、自然资源 和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程 中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来 发展的经济。 图2 1 循环经济图解 其基本特征是： 在资源开采环节，要大力提高资源综合开发和回收利用率。 在资源消耗环节，要大力提高资源利用效率。 在废弃物产生环节，要大力开展资源综合利用。 在再生资源产生环节，要大力回收和循环利用各种废旧资源。 在社会消费环节，要大力提倡绿色消费。 循环经济是以资源的高效利用和循环利用为目标，以“减量化、再利用、 资源化为原则，以物质闭路循环和能量梯次使用为特征，按照自然生态系统 物质循环和能量流动方式运行的经济模式 j 5 - 1 7 】。 同的叫法，例如“废物减 量化 、“污染预防”等，但其基本内涵是一致的，即对产品和产品的生产过程 采用预防污染的策略来减少污染物的产生。 清洁生产是人们思想和观念的一种转变，是环境保护战略由被动反应向主 动行动的一种转变。联合国环境规划署在总结了各国开展的污染预防活动，并 加以分析提出后，提出了清洁生产的定义，并得到国际社会的普遍认可和接受， 其定义为： “清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续 应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险【1 引。 对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减降所有废 弃物的数量和毒性； 对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利 影响； 对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中”。 清洁生产要求转变态度、进行切实负责的环境管理以及科学而全面地评估 技术方案。 清洁生产的内容包括清洁的产品、清洁的生产过程和清洁的服务三个方面。 从上述清洁生产的含义，我们可以看到，它包含了生产者、消费者、全社会对 于生产、服务和消费的希望，这些是： ( 1 ) 它是从资源节约和环境保护两个方面对工业产业生产从设计开始，到 产品使用后直至最终处置，给与了全过程的考虑和要求； ( 2 ) 它不仅对生产，而且对服务也要求考虑对环境的影响； ( 3 ) 它对工业废弃物实行费用有效的源削减，一改传统的不顾费用有效或 单一末端控制办法； ( 4 ) 它可提高企业的生产效率和经济效益，与末端处理相比，成为受到企 业欢迎的新事物； ( 5 ) 它着眼于全球环境的彻底保护，为全人类共建一个洁净的地球带来了 希望。 清洁生产是指将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中，以 1 2 第二章研究的理论和方法基础 减少对人类和环境的风险性。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料和能 源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生产过程以前减少它的数目和 毒性。对产品而言，清洁生产策略旨在减少产品在整个生命周期过程( 包括从 原料提取到产品的最终处置) 中对人类和环境的影响。清洁生产遵循循环经济 “3 r ”的原则，是循环经济在企业层面的体现 1 9 - 2 0 】。 1 3 西部研究所受可口可乐委托对饮料容器从原材料采掘到废弃物最终处理的 全过程进行的跟踪与定量分析。l c a 已经纳入i s 0 1 4 0 0 0 环境管理系列标准 而成为国际上环境管理和产品设计的一个重要支持工具。国际环境毒理学与 化学学会( s e t a c ) 对生命周期评价( l c a ) 的定义是：对产品生产工艺以及 活动造成的环境压力进行评价的客观过程，是通过对能量和物质利用以及环境废 物排放进行辨识和量化的过程，目的在于评估其对环境的影响，寻求改善环境影 响的机会以及如何利用这些机会。作为新的环境管理工具和预防性的环境保护手 段，l c a 不仅考虑资源能源消耗状况、废弃物处理状况，还充分考虑资源综合 利用指标。生命周期评价主要包括评价系统范围和边界的确定、各阶段清单分析、 生命周期影响评价及解释分析等几个主要阶段【2 l 】。 2 2 1 2 生命周期评价工作框架 生命周期评价首要的工作是辨识和量化整个生命周期阶段中能量和物 质的消耗以及环境释放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识 和评价减少这些影响的机会。生命周期评价注重研究系统在生态健康、人类 健康和资源消耗领域内的环境影响。其工作的总体框架可以分为一下几个步 骤： l 、研究目的与范围的确定 根据研究所需要的信息，确定评价目的，并按照评价目的界定研究范围，包 括评价系统的定义、边界的确定、假设条件以及有关数据要求和限制条件等， 这是生命周期评价的第一步，是整个生命周期评价( l c a ) 最重要的一个环节， 它直接影响到整个评价工作程序和最终的研究结论的准确度，甚至会导致结论 的错误。目的和范围确定的重点要考虑几方面的问题：目的、范围、功能单元、 系统边界、数据质量和关键复核过程。 1 4 第一二章研究的理论和方法基础 研究范围的确定应保证能满足研究目的，包括定义所研究的系统、确定系统 边界、说明数据要求、指出重要假设和限制等。目的和范围设定要适当，设定 过小得出的结论不可靠；而设定过大，则会增加以后的工作量。在很多情况下， 进行后面工作时，有时需要对已设定的目的和范围进行反复修改，这是允许的， 往往也是必要的。总的来讲，生命周期评价是一个需要重复的过程，且评价范 围可能需要多次重复修改。 2 、清单分析 生命周期清单分析包括为实现特定的研究目的对所需数据的收集，它基本上 是一份关于所研究系统的输人和输出数据清单。 目的和范围设定后，就可以对目的产品进行生命周期的清单分析，也称之为 盘查。这是一种定性描述系统内外物质流和能量流的方法。主要包括下列几个 主要方面：数据收集、细化系统边界、计算、数据检验、数据与特定系统关联 和分配。它是对一种产品从生产、使用到废弃整个生命过程中，通过大量的数 据，它建立了一个输人输出系统，输入一个工业系统的能量和物质的水平和类 型，到输出产品和环境释放物。 i输入输出 l 厂i l l l 原料获取 l ii p r l 卜、 污水 i 能卜h 糙巾l 艨糯h 卜h ， 源c 爿 i 亡 | 飘尘释放 i 一分配和运输l 纠 。 h 固体废弃物 -l i 舌l 田雨羞i 由雄纳 ik 厂l 利用骨利用难 i r l 网 i 其他环境释放物 i 水l 盼 一 窿盎桷咎御 l酬 町用产品 i r l 厦开明目埋 1 i i 图22 生命周期评价清单分析示意图 15 第二章研究的理论和方法基础 3 、生命周期影响评价 生命周期影响评价是将l c a 得到的各种排放物对现实环境影响进行定性定 量的评价，这是l c a 最重要的阶段，也是最困难的环节，一般可将影响评价再 分为三阶段：分类、特性化和评价。 影响评价是对清单阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评 价，即确定产品系统的物质、能量交换对其外部环境的影响。这种评价应考虑 对生态系统、人体健康以及其他方面的影响。 4 、生命周期解释 生命周期解释从前三个阶段的一个或几个得出结论，提出建议。工业活动经 过这一步后，对外界的环境影响会明显减少。理想化的解释是在前三步完成之 后进行的，表现为两种形式：事前性的环境设计( d f e ) 和事后性的污染控制。 范围确定和清单分析阶段的有些有价值的行为也可以在此阶段发挥作用，这是 l c a 最终目的。通过对工艺过程、产品或技术进行某种分析修改，这种修改包 括定量和定性的改进措施，例如改变产品结构，重新选择原材料，改变制造工 艺和消费方式以及废弃物管理等，再次进行数据收集和影响评价，以期得出改 善环境影响的定性和尽可能定量的结论，这样通过l c a 就可做出改善产品对环 境影响的最佳决定，因此也称作改善评价。影响分析完成后，进行l c a 的最后 一个环节解释分析，它在程度上可大可小，在解释分析中，清单和影响分 析的结果用于展望系统的前景，或更进一步提出行动建议，使系统破坏环境的 属性最小化【2 2 。2 3 1 。 2 2 1 3 生命周期评价