废橡胶与废轮胎的生产处理及利用

废橡胶与废轮胎的生产、处理及利用废橡胶的生产据国际橡胶研究组织统计，2002年我国胶消费量达到了306万t，首次超过美国成为世界橡胶消费第一大国；美国们居第二，为285.4万t；日本第三，为182.7t。橡胶制品中，轮胎的消费增长非常快，2001年轮胎产量超过1亿条，2002年，我国各种汽车销售量达到340万辆，汽车市场规模已经世界第四，预测到2020年我国将成为世界最大的汽车市场。这也说明我国在成为世界最大的橡胶制品生产国及消费国的同时，也将成为世界上最大的废胶产生国。据统计，2002年全国废橡胶产生量约195万t，估算2004年废橡胶产生量约220万t，但是实际上很多废橡胶是没有统计的，实际数量还要商。我国废旧轮胎的产生量将越来越多，每年产生废旧轮胎近5000万条，随着轿车迅速进入家庭，汽车的销售量不断增加的同时，废旧轮胎产生量也将为断增加。废橡胶制品以废旧轮胎为最多，其次为鞋底，管、带、内胎、密封件、垫板等橡胶杂品，废旧轮胎的主要来源主要在于城市，以北京为例，北京市的生产、生活用车以及公共、出租、农用等汽车总数超过300万辆，按照平均每年每辆车报废两个轮胎，每只轮胎平均15kg计算，那么，北京市每年产生约9万t废轮胎。大量的废橡胶若不及早处理，既污染环境又浪费资源，将会对环境造成很大的压力，废橡胶属于热固性聚合物材料，在自然条件下降解缓慢，废橡胶的堆积占用土地，污染环境，废轮胎堆积在一起还会滋生蛀虫，不但损害居民健康，而且易引起火灾，尽管废橡胶在固体废物总量中所占比例较小，却是固体废物处理的主要问题之一。因此，对废橡胶和废旧轮胎进行回收利用和妥善的处理处置越来越引起社会各界的关注。七、我国废橡胶利用的总体状况利用废橡胶可以节约生产合成橡胶所消耗的大量原油，或者作为橡胶和塑料的填充材料，或者单用胶粉生产橡胶制品，在能源相对紧缺的今天，利用废橡胶具有重大的意义，我国是一个生胶资源相对短缺的国家，几乎每年有45%左右的生胶消耗量需要进口，寻找橡胶原料来源及其代用材料是十分迫切的任务，废橡胶利用是将废弃的轮胎、管带、工业橡胶制品、胶鞋以及橡胶厂废料等经过回收、加工进行利用，我国废橡胶的利用率约为50%，低于发达国家水平，因此，利用废橡胶对缓减自然资源中足的矛盾、减少环境污染、改善环境具有重要意义。废旧轮胎主要化学成分是天然橡胶和合成橡胶，还含有许多其他物质，如苯乙烯、丁二烯、丁基、异氧聚丁二烯，玻璃纤维、聚酯、锌氧化物、硬脂酸、硫磺、金属、色素、炭黑等。它们是可再利用的资源，我国目前有轮胎翻新企业约500家，年翻修旧轮胎400多万条，再生胶企业500多家，年产再生胶近40万t，废旧轮胎生产胶粉的企业近60家，年产胶粉不足5万t，可利用废旧轮胎约2600万—3000万条，节约了大量的橡胶资源。八、废橡胶利用主要方法废橡胶的利用大体可以分为简单利用、再生利用和热利利用三种。简单利用中包括对废轮胎进行复原性的加工，使之恢复原有用途的翻新轮胎和原型直接利用。再生利用足将废轮胎制成再生胶或胶粉。热利用分高温分解和直拔燃烧两类，高温分解是将废轮胎催化剂作用下经热裂解得到混合油、热解气及炭黑等，多种干馏分解物，直接燃烧是将废轮胎作为燃料接加以利用。(1)直接利用未来处理的轮胎经组合装设后，可甑接应用于海岸防波、边坡防崩、人工鱼礁、水土保持材、护舷、航标灯塔、浮动码头等，也可以以直接铺设在垃圾填埋场底部的防渗膜上作为保护层，还可以简单改造后作施工用泥桶、体育游戏器材、道路垫、轨道缓冲材、牧场栅栏等。由于这些利用不需要高深技术，实行起来比较容易，但是这类利用须迁就于地点的选择，使用量非常有限，对解决大最废橡胶、废轮的利用问题只能起到较小的作用。(2)轮胎翻新翻新是将废旧轮胎已经磨损的、不能使用的废旧轮胎的外层削去，粘贴上胶料，再进行硫化，即可得到能够重新使用的翻新胎。在使用、保养良好的条件下，一条轮胎可以翻新多次，具体来说，尼龙帘线轮胎可翻新2一3次，钢丝子午轮胎可翻新3—6次．每翻新一次，可重新获得相当于新轮胎寿命60％一90％的使用寿命，平均里程大约为5万—7万km，通过多次翻新，至少可使轮胎的总寿命延长l～2倍，即一条轮胎经过多次翻新后起码相当于2—3条轮眙。而翻新一条废旧轮胎所消耗的原材料只相当于生产一条同规格新轮胎的l5％—30％，价格仅为新轮胎的20％～50％。翻新轮胎一方而保持了轮胎的原始物性和形状，耗用的能源和人工都较少，却达到了物尽其用的目的，所以被普遍认为是废旧轮胎最有效旧利用方法，另一方面，其他综台利用方法，譬如生产再生胶、胶粉、热分解、热能利用等均或彩或少在能源消耗、成本、污染方面存在一些问题，相比之下，废旧轮胎翻新具有明显的优势，所以备受重视。美国60％以的废旧轮胎得到翻新，欧共体规定2000年废旧轮胎的25％必须得到翻新。我国与先进国家相比虽然存在较大的差距，翻新的废旧轮胎还不到10％，但已尼有了长足的进展，现在全国各部门的轮胎翻新企业有50多家，年翻修旧轮胎能力约1000万条，从业人员约l0万人，总资产近百亿元，1980—2000年的20年间共翻新轮胎约1亿条，相当于节约橡胶200多万t，价值300多亿元。（3）生产再生胶再生胶是指废旧橡胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程，使其弹性状态变成具有塑性和黏性的能够再硫化的橡胶。20世纪80年代末以来，发达国家已从再生胶的生产转入胶粉活化改性或精细胶粉的直接利用，而我国用废橡胶生产阿牛胶是主要的利用方式，目前再生胶占95％，活化胶粉和精细胶粉占5‰，远落后于发达国家。我国现在再生胶企业近500家，产量达30万t，居世界首位，我国人大多采用传统的油法和水油法生产工艺，由于这两种工艺流程长、能耗高、污染重、效益低，国外已经不再采用，而是被高温高压法（如旋转搅拌脱硫)、微波脱硫法等工艺所代替，后者基本上是干法脱硫，污染少，产品质量好，是今后再生胶生产的发展方向。随着微波脱硫技术的突破和其他新技术开发，有可能向橡胶工业提供物美价廉的再生胶。在橡胶制品中掺用再生胶有利于合成橡胶的加工，再生胶可直接通知适当配方硫化加工成多种橡胶制品，应用于各领域，其用量最大的是掺用于生胶以降低成本、改善混炼胶的加工性能，掺用量根据制品的要求而不同，一般轮胎的掺用量为生胶的5%以下，人力车胎为10%，胶鞋和一般工业制品可达40%—50%。（4）生产胶粉通过机械方面将废橡胶粉碎后得到的粉末状物质就是胶粉，与再生胶相比，胶粉无须脱硫，所以生产过程耗费能源少，工艺较再生胶简单得多，不排放废水、废气，而且胶粉性能优异，用途极其广泛。通过生产胶粉来同收废旧轮胎是集环与资源再利用于一体的很有前途的方式，这也是发达国家摒弃再生胶生产，将废旧轮胎利用重点由再生胶转向胶粉和开辟其他利用领域的主要原因，制造胶粉有望成排在翻新、热能利用之后的第三大途径，胶粉的生产工艺有常温粉碎法、低温冷冻粉碎法、水冲击法等。1、预处理废旧橡胶制品中一般会有钎维和金属等非橡胶骨架材料，加之橡胶制品种类繁多，所以在废旧橡胶粉辟前部都要进行预先加工处理．其中包括分拣、去除、切割、清洗等加工，对废旧橡胶还要进行检验、分类，不同类别、不同来源的废橡胶及其制品按要求分类，最理想中采用回收管理循环方法，根据废胶来源有目的地进行处理。对于废轮胎这类体积较大的制品，则要去除胎圈，亦有采用胎面分离机将胎而与胎体分开。胶鞋主要回收鞋底，内胎则要去除气门嘴等。经过分拣和去除非橡胶成分的废橡胶，由于长短不一，厚薄不均，不能照接进行粉碎．必须对废橡胶切割。废橡胶特别是轮胎、胶鞋类制品，由于长期与地面接触，夹杂着很多泥沙等杂技，则应先采用转桶洗涤机进行清洗，以保证胶粉的质量。2、低温冷冻粉碎法低温冷冻粉碎工艺有两种：一种是低温冷冻粉碎工艺，另一种是低温和常温并用粉碎工艺，前者是利用液氮为制冷介质，使废橡胶深冷后用锤式粉碎机或辊简粉碎机进行低温粉碎，微细橡胶粉生产线即是采用后一种方法进行生产的。利用液氯深冷技术把废旧轮胎加工成80日以上的微细橡胶粉，其生产过程中的温度、速度、过载均为闭环连锁微机控制，对环境无污染。该生产线的生产全过程均采用以压缩空气为动力的送料器和封闭，除废旧轮胎投入和产品包装时与空接触外，全线均为封闭式管道输送。另外，由于采用冷冻法生产，无高温气味，所以不产生二次污染。并通过微细胶粉和粗粉的热交换过程达到了充分利用能源、降低能耗即降低产品成七的目的。（3）常温粉碎法废橡胶经过预加工后进行常温粉碎，一般分粗碎和细碎。目前我国的再生胶工厂中常采用两种粉碎方法，一种是粗碎在同一台设备上完成，另一种是粗碎和细碎在两台不同志设备上完成。粗碎和细碎同时进行方式，进行该操作的两个辊筒其中一个表面带有沟槽，另个表面无沟槽，即主沟光辊机，首先通过输送带将洗涤后的胶块送入两辊筒间进行破胶，然后将破碎后的胶块和胶粉落入设桥底部的往复筛中过筛，达到粒度要求的从筛网落下，通过输送器入仓：未达到要求的胶块，通过翻料再进入辊机中续进行破碎。粗碎和细碎在两台设备上进行的方式：精碎在两只辊筒表面都带有沟槽的沟辊机上进行，粗碎过的胶块大小一般在6—8mm，然后进入光辊细碎机上进行细碎，其粒度一般为0.8—1.0mm（26—32目），胶粉工厂粉碎设备与传统的再生粉碎设备不同，都是专用的废橡胶破碎机、中碎机、细碎机。（5）胶粉的利用由于胶粉的应用范围日益扩大，胶粉行业发展很快。将胶粉掺入胶料中可代替部分生胶，降低产品成本，活化胶粉或改性胶粉可用来制造各种橡胶制品，如汽车轮胎、汽车配件、运输带、挡泥板、防尘罩、鞋底和鞋芯、弹性砖、圈和垫等，胶粉硫化后可模压直接加工成力学性能要求不高的各类垫片和吸音材料；将胶粉、沥青、同效乳化剂在一定温度下进行搅拌乳化可以生产水乳型防水涂料；与沥青或水泥混合，用于公路建设和房屋建筑；与塑料并用可制作防水卷材、农用节水渗灌管、消音板和地板、水管和油管、包装材料、框架、周转箱、浴缸、水箱、制作涂料、油漆和黏合剂，生产活性炭等。1、胶粉在轮胎翻修中的应用从1990年以来，活化胶粉在天津、河南、辽宁、青岛等20多个轮胎和翻胎厂，在载重、轻型载重、工程和农用4个系列的轮胎胎冠、胎侧、基部、内层4个胶料，使用量分别为|：载重胎5%—10%的重量，农用胎15%—30%的重量、工程胎7%—25%的重量，硫化胶粉能有效地改善胶料的动态性能，提高轮胎外观合格率，对轮胎实际行驶里程，轮胎的单耗和使用寿命可分别提高15%—30%和4%—10%。2、胶粉生产彩色地砖用胶粉生产的彩色弹性地砖无毒辣、无污染、防滑、防霉、防火、耐磨、轻质、抗老化，吸收冲击能力强，具有适合人行走、运动所需的最佳摩擦系数，不仅外观典雅，脚感舒适，而且成本较低，铺设方便，可广泛用于广场、公园、人行通道、体育场、泳池、家庭卫生间、露台、微机房以及共他各种器械运动场地和公共场所的地面铺设，在未来的城镇道路和公共场馆建设中，这种新型地砖将广泛使用。3、胶粉与沥青共混得到改性沥青胶粉与沥青共混得到改性沥青，将其用于公路建设是世界各国的重点发展方向，胶粉掺入到沥青中，可提高沥青的韧性，而且由于能够吸收沥青中的油蜡，减少了游离蜡含量，从而使沥青对温度的敏感下降，用胶粉改性沥青铺设的路面比普通沥青路而更耐用，低噪声、产生裂纹少，耐候性更好，寿命长，严寒天气不易结冰，例如：用胶粉改性沥青铺设一条双向高级公路，每公里路面可消耗1万条废旧轮胎制成的胶粉，从20世纪90年代开始，以美国为首的西方国家纷纷以立法形式，鼓励或强制在公路修建中使用胶粉，美国国会于1991年通过的《陆上综合运输经济法案（ISTEA）》就明文规定，从1994年起凡用联邦拨款采购热拌沥青混合料的，其中5%的拨示必须用采购胶粉改性沥青，以后每年递增5%，到1997年增加到20%，该法案出台后，从根上推进了胶粉在公路修建中的应用，到20世纪末，美国铺设的胶粉改性沥青路面已超过1.1万km，此外日本、俄罗斯、加拿大、瑞典、韩围、芬兰等亦已成功地将胶粉改性沥青用于修建高速或高等级公路。近年来，我国每年修建公路需消耗多达200万～300万t的沥青，公路