废旧轮胎的资源化利用

摘要：汽车业的发展给人类带来了巨大的惊喜，同时也带来了日益增多的废旧轮胎，加重了环境负荷。如何将废旧轮胎资源化、减量化、无害化，不仅关系到环境保护这个重要的社会问题，在此介绍了废旧轮胎作为能源，用于民用工程，制成再生胶制品和裂解后制成化学产品等方面的情况和利用方法。

关键词：废旧轮胎；环境；回收；利用；资源化；处理工艺

一、引言

汽车产业对经济技术的拉动已是人所共知的。但有多少人想到汽车的“鞋”跑坏之后带来的困扰[1]。由于生活水平的逐步提高，私家车的拥有量也呈上升趋势。在人们享受汽车工业所带来的便利之际，随之而来的问题就是汽车保有量增大，轮胎生产量和橡胶需求量增加，废旧轮胎的产生速度也大大加快[2]。同时也产生了一些诸如废旧轮胎如何处置的问题。据报载，2012年我国轮胎产量为10亿条，而当年废旧轮胎产生量就超过5亿条。那么多的废旧轮胎到底“流”向何方[3]？

二、废旧轮胎的资源化利用

目前，世界上将废旧轮胎作为资源回收再利用的主要途径有：原形改制、热能利用、分解、轮胎翻新、生产再生胶和用于土木工程建设等[5]。

1、原形改制

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、沉入海底充当人工鱼礁、用作航标灯的漂浮灯塔等[4]。它还可以被改造制成公路交通墙屏、路标、以及游乐游具。此外，可以把废轮胎分解剪切制成地板席、鞋底、洗衣机、垫圈、船舶缓冲器、消音挂板和其他产品。废轮胎还可以被切削制成填充地面的底层或表层物料，在用污水和油泥堆肥过程中当做桶状容器，在公路修建中当做基础或地基用材料[7]。

与其他综合利用途径相比，原形改制是一种非常有价值的回收利用方法，它在耗费能源和人工较少的情况下使废旧轮胎物尽其用，但该方法消耗的废旧轮胎量并不大，所以只能当作是废旧轮胎处置的一种辅助途径[4]。

2、热能利用

废旧轮胎是一种高热值材料，其每千克的发热量分别比木材高69%，比烟煤高10%，比焦炭高4%。热能利用就是用废旧轮胎代替燃料使用。一是直接燃烧回收热能，此法虽然简单，但会造成大气污染，不宜提倡；二是将废旧轮胎破碎，然后按一定比例与各种可燃废旧物混合，配制成固体垃圾燃料（RDF），供高炉喷吹代替煤、油和焦炭，供水泥回转窑代替煤以及火力发电用。同时，该法还有副产品――炭黑生成，经活化后可作为补强剂再次用于橡胶制品生产[4]。

近年来，热能利用已逐渐引起各国政府和环保组织的重视，被认为是处理废旧轮胎的最好办法，从而被确定为今后综合利用废旧轮胎的重点发展方向。

3、热分解以及热解工艺

废轮胎经过热裂解，可提取具有高热值的燃料气，富含芳烃的油以及炭黑等有价值的化学产品，这是废轮胎回收利用的一种新途径[7]。废旧轮胎高温加热分解，促使其分解成油、可燃气体、碳粉。热分解所得的油与商业燃油特性相近，可用于直接燃烧或与石油提取的燃油混合后使用，也可以用作橡胶加工软化剂[4]。

废轮胎的热解作为一种新兴的技术，具有很多的优点。它不仅回收了能量，消除了污染，可作为简单的替代燃料，并且获得的产品油还易于存储和输运，因而得到了国内外的广泛关注[9]。

废旧轮胎经过清洗、切片或粉碎后磁选，分离出废钢丝，其余物质干燥预热后送入热解炉，在水蒸汽或氮气等惰性气体保护下，进行热分解反应。根据锁定目标物质的不同，工艺也有所不同，有制备燃料油的工艺、制备炭黑的工艺和制备燃料气的工艺。

3.1、制备燃料油的工艺

若锁定目标物质为燃料油，则工艺可将生成的气态烃和炭残渣作为热解炉燃料，使废胶块热解，并采用减压法将油、气迅速分离。

3.2、制备炭黑的工艺

可以将油及炭黑作为产品考虑，此时应解决从炭残渣到炭黑的转变即从固体回收系统的物质经磁选除去废钢渣后，再经细磨、酸洗、过滤、烘干后得炭黑产品。

3.3、制备燃料气的工艺

单纯制备燃料气的工艺比较少见，因为气体产生量只占总产量的4%～11%，而炭残渣占37%～40%，油品占55%。热解生成的气体经过冷凝，进一步加工可获得合成气。如日本有人将废轮胎与5%～200%的含炭固体燃料共同作用生产气体，美国的研究人员将热解工艺与Texaco’s工艺相连接，直接产生纯净的氢气。

用热解法处理废旧轮胎消灭了污染，回收了资源和能源，因此其工艺合理，技术可行，但到目前为止，用该法处理的废轮胎量仅占极少部分。制约该法推广的主要因素是处理设备投资巨大，运行费用较高，而且热解产品的质量难以得到保证。因此今后废轮胎热解资源化的主要研究方向应侧重于热解催化剂的研制与开发上。如果用热解法处理废旧轮胎能在关键技术上有所突破的话，必将有更广泛的应用前景。

4、轮胎翻新

大部分旧轮胎只是胎面的花纹被磨平，汽车打滑，制动能力下降，而用子午线和钢丝做骨架的胎体的强度并没有多大改变[1]。轮胎翻新是指将已经磨损的、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轮胎[2]。

最初的翻新轮胎质量不过关，磨耗里程只有新轮胎的一半，而且有胎面脱离的现象。后逐步进行工艺技术改进，增加抗老化剂、补强剂等，调整了胶粉的配方，胎面与胎体的粘合采用硫化工艺，……如今，翻新轮胎具有与新轮胎同样的坚韧度和耐磨性，甚至超过了新轮胎。翻新轮胎不仅与新轮胎一样安全可靠、经久耐用，而且价格便宜30%～50% [1]。

旧轮胎的翻新使用不仅是减缓了垃圾堆积场的压力，消除了黑色污染，而且大大节省了能源资源[1]。

5、生产再生胶和胶粉

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，使得其弹性状态变成具有塑性和粘性的、能够再硫化的橡胶。它可以按一定比例掺入胶料，取代一小部分生胶，不仅可以以降低橡胶制品成本，还能改善胶料加工性能[7]。

再生胶粉除翻新轮胎外，还有更多的用途，例如压制胶板或枕木、超宽幅阻燃地板或防水卷材等等，当然这需要有先进的机器设备及工艺[1]。

另一个胶粉用量较大之处是改性沥青，在沥青中掺入一定量的精细胶粉，可使路面，寿命提高10倍，间接提高了路面材料的利用率。另外，改性沥青路面噪音降低了75%，这样减少了噪音污染，提高了路两旁居民的生活质量，也从而拉动了路两旁的房地产业[1]。再生胶在道路建设中的应用已成为各国研究和应用的重点，这也是大量处理废旧轮胎的较佳选择。再生胶用于改性沥青、沥青混合料时，工艺简单、成本低，不但可改善路面质量，且对废胶的可容量大，其研究和应用具有深远的环保效益、经济效益和社会效益。此外，再生胶还可用于防冻路面、路基材料、基层补强层等等[5]。

参考文献：

[1]王维平.环保产业的新趋势――循环经济[J].知识就是力量，2009，01：29-32.

[2]文琛，徐鹤.我国废旧轮胎资源化的现状、问题与对策[J].资源节约与环保，2008，03：7-9.

[3]王爱国，严成淑.给废旧轮胎找个“婆家”[J].山东农机化，2006，2：11.

[4]邓海燕.废旧轮胎另类用途[J].环境导报，2003，20：10-11.

[5]曹卫东，王超，韩恒春，等.废旧轮胎在道路工程中的应用综述[J].交通标准化，2005，6：78-82.

[6]柴琳，阳永荣，陈伯川.固体废弃物轮胎的热解技术[J].环境污染与防治，2002，24（1）：42―45.

[7]荣 慧，李 南，李志强，等.废旧轮胎的回收与利用[J].北方环境，2011，5：39-41.

[8]董根全，崔洪，杨建丽，等.废轮胎热解过程及产物的研究[J].石油化工，1999，11：756-760.

[9]戴先文 赵增立 吴创之.循环流化床内废轮胎的热解油化[J].燃料化学学报，2010，28（1）：71-75.