浅议废弃轮胎综合利用

摘要: 本文通过对废弃轮胎再利用技术发展的阐述和废弃轮胎不同再利用技术的分析,预测废弃轮胎综合利用的发展方向和常温助剂法制取精细胶粉的前景。

Abstract: By to analyzing the waste tire recycling technology exposition and different waste tire recycling technology, this article predictes the developments direction of comprehensive utilization of waste tyre and the outlook of taking fine powder auxiliaries at room temperature.

关键词: 废弃轮胎;综合利用;常温助剂法制取精细胶粉

Key words: disused tires;comprehensive utilization;taking fine powder auxiliaries at room temperature

中图分类号:X73 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)19-0239-02

0引言

废弃橡胶等废弃物的处理和利用,不仅是环境保护的社会问题,也是资源再利用的经济问题。废弃橡胶主要来源于废弃橡胶制品,其次来自橡胶制品工厂生产过程中产生的边角余料和废品。当前,在世界范围内,每年约产生1500万吨以上的废弃橡胶,其中半数以上为各种机动车的轮胎,约有7.5亿只。仅美国,每年约产生废弃轮胎2.8亿只,废弃轮胎累计已达 30亿只。在我国,每年产生的废弃橡胶也在100万吨以上,其中各种机动车轮胎在0.2亿只以上。

橡胶制品为不熔、难溶的高分子材料,其高弹性、高韧性在-50~+150℃范围内无变化,并集耐老化与难彻底分解的“顽固不化”于一身,它们的大分子分解到不影响土壤中植物生长的程度需要十分漫长的岁月。故废弃橡胶是固体废弃物中恶化自然环境,破坏植被生长,影响人类健康,危及地球生态环境的最有害垃圾之一。“黑色污染”问题成为了当今世界迫切需要解决的世纪性难题。

1废弃橡胶再利用技术发展与现状

综合目前世界上再利用技术大致有如下几种:废轮胎热解制取芳香族油品、废轮胎做水泥燃料、利用废弃橡胶生产再生胶、利用废弃橡胶制取胶粉。

1.1 废轮胎热解制取芳香族油品废弃轮胎的热解主要应用流化床及回转窑,现已达到实用阶段。废弃轮胎热解产物非常复杂,根据原联邦德国汉堡大学研究,轮胎热解产物组成中气体占22%(重量)、液体占27%、炭灰占37%、钢丝占12%。气体组成主要为甲烷(15.13%)、乙烷(2.95%)、乙烯(3.99%)、丙烯(2.5%)、一氧化碳(3.8%),水、CO2、氢气和丁二烯也占一定比例。液体组成主要是苯(4.75)、甲苯(3.62)和其它芳香族化合物。

废轮胎流化床热解工艺流程为:废轮胎经剪切破碎机破碎至小于5mm,轮援及钢丝帘子布等绝大部分被分离出来,用磁选去除金属丝,轮胎粒子经螺旋加料器等进入直径为5cm,流化区为8cm,底铺石英砂的电加热反应器中。流化床的气流速率为500L/h,流化气体由氮及循环热解气组成。热解气流经除尘器与固体分离,再经静电沉积器除去炭灰,在深度冷却器和气液分离器中将热解所得油品冷凝下来,未冷凝的气体作为燃料气为热解提供热能或作流化气体使用。由于上述工艺要求进料切成小块,预加工费用较大,故采用整轮胎的流化床热解工艺较为经济。

1.2 废轮胎做水泥燃料 1979年普林斯顿轮胎公司与日本水泥公司共同研究了废轮胎作水泥燃料的试验。该方法主要考虑废轮胎含有铁和硫,它们是水泥所需要的组分,轮胎中的橡胶及碳黑是燃料,可以提供水泥烧制所需要的能量。由于该技术成果发表时正当第二次石油危机之际,日本各水泥厂争相采用,1979年采用此法的水泥厂达21家,可处理15.8万吨废轮胎。

1.3 利用废弃橡胶生产再生胶我国在六十年代就开始了利用废弃橡胶生产再生胶、再生轮胎的工作,并成立了全国再生胶专业协会。利用废弃橡胶生产再生胶需脱硫、水洗、干燥、精练、压片等工序,工艺复杂、能耗大、环境污染严重,由于产品质量限制,应用范围窄。

1.4 利用废弃橡胶制取胶粉目前,胶粉除作为填料及复合材料等使用外,并广泛应用于轮胎、胶管、胶带、橡胶工业制品,电线、电缆以及建筑材料等产品。随着废弃橡胶的逐年增加和橡胶资源的日益匮乏,胶粉的应用有着极为广阔的发展前景。利用废弃橡胶生产再生胶工艺复杂、能耗大、环境污染严重,由于产品质量限制,应用范围窄。利用硫化床热解工艺制取芳香族化合物在经济上是合算的,但是只适用于天然橡胶且有二次污染。生产水泥会对环境产生二次污染且是对资源的一种浪费。利用废弃橡胶制取胶粉与将废弃橡胶转化为再生橡胶的传统工艺相比制取胶粉具有工艺简单,能耗较低、无污染、效益高的特点,且消除了对水和大气的污染。胶粉粒径越小,掺用胶料的物理机械性能越接近没有添加胶粉胶料的性能,且胶粉掺用量越高。故利用废旧橡胶生产精细胶粉是今后废旧橡胶回收再利用的发展方向。

2废弃橡胶常温助剂法制取精细胶粉技术

2.1 常温助剂法制取精细胶粉简介常温助剂法制取精细胶粉是在常温常压下,经价格低廉、性能良好的粉碎助剂对胶粒进行变性处理,使其脆化,有效降低其弹性和韧性,再以特制粉碎机械进行超细粉碎,助剂在密闭条件下回收后重复利用。制取的精细胶粉一次出料均达到180μm以下,本方法可适用于不同胶种,不同配方的各种废旧胶制取胶粉。

2.2制取胶粉工艺途径目前,工业化制取胶粉主要有两种方法:普通常温粉碎法和低温冷冻粉碎法。此外,发达国家实验室制备胶粉的方法还有英国橡胶塑料研究所发明的超微细粉碎法,这是一种常温溶剂法,但所需化学溶剂十分昂贵而很难工业化生产。常温助剂法制取精细胶粉的生产技术,在生产成本、成品率、成品形态及性能等诸方面,均在国内外处于领先地位。

2.3 生产工艺简介废旧橡胶主要来源于废旧橡胶制品,如废轮胎等。以废弃橡胶制取精细胶粉的加工过程为:清洗粗碎细碎精细粉碎。

①清洗过程为:废弃橡胶制品进行切胶洗涤,再经热风吹干。②粗碎生产线:将清洗过的废旧橡胶投入粗碎机进行粗碎,将原料加工成块状,再经过筛选和磁选,去除掺杂在原料中的金属等杂物,筛选出2-10mm碎料进入细碎。对不符合粒经要求的要重新返回粗碎,直至符合要求。③细碎生产线:粗碎后的胶板,进行反复细碎,并至少进行两次以上的磁选和纤维分离进一步去除掺杂在原料中的金属细屑和分离出掺杂在细料中的纤维物质。细碎后的细料0.5-1.5mm(40-15目)即可进行精细粉碎。④细粉碎生产线:常温助剂粉碎法是整个加工过程的核心,该方法具有独特的工艺要求,须按要求设计新型的粉碎机械。所用的化学助剂在粉碎过程中不与橡胶发生化学反应,粉碎后可应用常规方法与精细胶粉分离,并返回储槽内重复使用。分离后的胶粉再经干燥筛选将达到胶粉粒径规格的产品,即精细胶粉(180μm)包装出厂;或对其中细度更高的胶粉,作为不同规格的产品。

2.4 废弃橡胶常温助剂法制取精细胶粉技术优点常温助剂法生产精细胶粉与国内外现行加工方法的综合比较具有生产工艺为将胶粒以粉碎助剂变性后以粉碎机械一次粉碎;80目(180μm)一次成品率100%,粉径可达100μm(>150目);表面形态呈毛刺状,有利与其他材料结合;使用性能最高;生产成本较低;掺用比例

2.5 废弃橡胶常温助剂法制取精细胶粉环境保护分析对粉碎助剂存在的工段因其低沸点,易挥发故采用设备及管道密封,并采用负压分离,冷凝液化回收,备用活性炭分开筛选吸收两步回收,回收循环利用率98%以上。粉碎系统除采用密闭方法之外,还对每道工序分别进行小房隔离,只有出料口有少量粉尘排出,且胶粉颗粒不易扬尘,又采用除尘设备除尘。对粉碎段产生的粉尘采用除尘器处理后,全部回收为成品。钢丝、尼龙纤维等废物回收后作为副产品全部出售。因此,采用废弃橡胶发展胶粉生产,特别是以常温助剂法制取精细胶粉的生产,既可有效的回收利用废弃橡胶,又可缓解橡胶资源的不足,是一举两得的具有巨大社会效益的事业,在中国乃至世界具有长久不衰的市场前景。

3废弃轮胎综合利用前景预测

随着经济的发展,人民物质生活水平得提高,交通运输的发展,废弃轮胎的产生量不断增加,废弃橡胶的合理综合利用不断发展变化。通过以上分析作者认为热解、焚烧、生产再生胶、制取胶粉等几种废弃橡胶的处理方法中,制取胶粉有着广阔的前景,特别是制取精细胶粉。常温助剂法制取精细胶粉既可解决环境污染,保护人类赖以生存的唯一空间环境,又物尽其用,充分利用自然资源变废为宝。我们只有一个地球,有效、全面、合理的开展废弃橡胶的处理、利用,功在当代,利在千秋。

参考文献:

[1]固体废物的处理与处置(修订版).高等教育出版社,1993.

[2]橡胶工业手册.化学工业出版社,1989.

[3]废橡胶的综合利用技术.化学工业出版社,1989.

[4]废弃高分子材料资源及综合利用.化学工业出版社,1997.