廢輪胎資源化利用現狀及發展趨勢

張 興

(山西國控環球工程有限公司，山西 太原 030000)

1 引言

工業的革命性變化，一方面，帶動了經濟的增長；另一方面，也產生了巨大的資源消耗與環境污染。面對資源日趨枯竭、環境日益惡化的地球，人們開始尋找資源高效利用和循環利用的方法，通過可持續發展理念的經濟增長方式，解決中國資源對經濟發展的瓶頸制約問題。

隨著人民生活水平逐步提高和物流業高速發展，汽車的數量逐年增高，廢輪胎帶來的環保壓力也越來越大。 由于橡膠很難自然降解，廢舊橡膠制品與日俱增，已成為一種“黑色污染”。同時，廢輪胎大量堆積，不僅污染環境，而且極易引起火災，造成更大的危害。全世界每年產生大量的廢輪胎，而其中得到回收利用的僅占 15%～20%。面對我國橡膠資源十分匱乏，橡膠原材料進口率居高不下的局面，如何有效利用廢輪胎資源，替代部分原料橡膠，實現循環經濟與可持續發展已刻不容緩。

2 利用現狀

2.1 直接利用

指利用其原型或者部分改制重新利用。一般用作碼頭及船舶的護舷、防波護堤壩，漂浮燈塔、公路交通墻屏、路標以及人工漁礁、游樂游具、日常生活物品如鞋底、馬具、水桶等，但上述用量很少，不到廢輪胎產生量的 1%。

2.2 直接焚燒

目前廢熱輪胎燃燒主要是將破碎后的廢輪胎按一定比例與各種可燃廢舊物混合，配制成固體垃圾燃料，供高爐噴吹，可替代煤、油和焦炭作為水泥回轉窯的燃料或替代煤作為火力發電用燃料。歐美一些發達國家焚燒法已經得到應用，但是由于此法的前期投資額較大，設備費用高，因此目前以直接燃燒法處置廢橡膠輪胎，在我國還未成為主流的處置方法，且在運行過程中稍有不慎又會造成二次污染，得不償失。

2.3 舊輪胎翻新

舊輪胎翻新是橡膠工業的一個重要組成部分，又是資源再生利用環保產業的組成部分。翻新一條舊輪胎所消耗的原料和能源相當于生產一條同規格新輪胎的20%～30%，價格僅為新輪胎的20%～50%[1]。輪胎翻新可節約原材料、節約能源、降低運輸成本、減少環境污染、延長輪胎使用壽命。但是我國輪胎翻新技術大大低于世界水平，尤其是轎車輪胎的翻新幾乎為零。同時，可供翻新的胎體的數量和質量問題是目前許多輪胎翻新廠家面臨的最大難題；翻新輪胎的質量問題，也是我國輪胎翻新領域制約因素。

2.4 生產再生橡膠

通過化學方法，使廢輪胎橡膠脫硫，得到再生橡膠。再生橡膠作為天然橡膠的替代產品，解決了大量廢輪胎長期堆放、污染環境的問題，為橡膠工業長期發展提供了低價優質的橡膠原料。目前再生膠及硫化橡膠粉生產企業競爭日趨激烈。且隨著人民生活水平日益提高，對于產品質量要求越來越高，這就意味著再生膠制品僅能作為配料參與生產，市場上需求量最大的還是以天然橡膠為主，因此產品銷路有一定的阻力。

2.5 熱解

熱解是指在無氧或缺氧的氣氛下，利用高溫使廢輪胎中的有機物發生裂解，逸出揮發性產物并形成固體焦炭的一種不可逆的熱化學反應[2]。熱解法以其高資源回收率和低二次污染引起廣泛關注，采用該法能將廢輪胎完全裂解為炭黑、熱解油和燃料氣等有用產品，是廢輪胎綜合利用的環境友好型技術。

輪胎熱解技術與其他回收利用方法相比，具有更優異的特點。首先，采用熱解法處理廢輪胎徹底，產物可實現100%回收；其次，熱解產物應用范圍廣泛，對廢輪胎處理量大，極具工業價值，其熱解油、熱解氣可替代部分石化燃料，有利于緩解當前能源緊張的狀況；第三，采用熱解法進行輪胎回收利用，不產生二次污染，更符合廢棄物處理的資源化、無害化和減量化原則[3]，代表了當今廢輪胎資源化處理的重要方向。

3 輪胎熱解技術

對于輪胎熱解項目而言，熱解爐是核心，它直接關系到主要產品炭黑、燃料油以及熱解氣的產率和品質，而這兩種產品直接決定了項目的經濟性。可以說，熱餾爐是決定輪胎熱解成敗的關鍵之所在。

目前，回轉爐是國際上較為廣泛采用的一種熱解爐型。回轉爐熱解流程有外熱式(間接加熱)和內熱式(直接接觸加熱)之分。外熱式熱解工藝較為復雜，但生產的熱解油產率大、熱值高，而且炭黑的品質也好，燃氣熱值也較高，可直接應用于工業燃燒裝置或民用燃燒裝置。而且外熱式熱解的污染排放比內熱式熱解更低[4]。因此，外熱式爐型成為國內開發輪胎熱解的主要爐型。回轉爐常壓生產，操作安全穩定、熱效率高、加熱均勻，溫度可控可調，根據物料尺寸的變化選擇性控制加熱溫度和升溫速率。

3.1 間歇式電加熱熱解技術

本技術是利用廢輪胎中有機物的熱不穩定性，在無氧或缺氧的條件下，感應圈套在該設備中裂解爐的外面，使感應圈中產生的高密度的磁力線，切割裂解爐金屬鋼板，產生大的渦流，利用電磁感應原理加熱裂解爐，快速產生熱量，加熱裂解爐內的固體垃圾原料，完成固體垃圾裂解，經冷凝后形成各種氣體、液體和固體，從中提取燃料油、炭黑和熱解氣的過程[5]。

進入熱裂解爐的廢輪胎在微負壓狀態下用感應式電加熱系統自動加熱進行熱裂解，其中大分子的橡膠裂解成小分子量的低烴分子，經冷凝后作為產品燃料油。C5以下的不凝氣經凈化處理后可進入燃氣發電裝置進行發電；混合固體材料為炭黑和鋼絲。

此技術干餾過程為間歇式干餾，裂解結束后停止加溫并開始降溫，依次收集炭黑、含油熱解氣、最后出渣分離出鋼絲。每一個干餾周期較長，不利于大型化生產。

3.2 連續式夾套式熱解技術

經破碎后符合入爐要求的廢輪胎顆粒，進入熱解爐進行低溫干餾，采用連續進料和連續出料的方式，輪胎顆粒在微負壓狀態下進行熱解，經熱裂解爐產生的裂解氣進入冷卻器，冷凝產生的燃料油經油水分離后送入成品油庫。不凝氣體經脫硫后作為熱解爐的加熱熱源。

此熱解爐采用外部夾套式加熱方式，受熱面積較小，熱效率略低，生產規模較小，但是可實現連續進出料。

3.3 連續式輻射管式熱解技術

經破碎后符合入爐要求的廢輪胎顆粒，進入熱解爐進行低溫干餾，采用連續進料和連續出料的方式，整個熱解過程與前述連續式技術相同，熱解爐采用爐內外熱式加熱方式，在爐內布置輻射管，輻射管內通熱風爐產生的高溫煙氣作為熱源，通過輻射、對流、導熱三種傳熱組合的綜合傳熱方式，換熱強度高。

此熱解爐采用兩端獨立可控加熱方式，低溫段產油氣，中溫段產氣，具有熱效率高、生產能力大、出油率高、熱解氣熱值高、可靠性高等優點。

4 結語

總結輪胎的資源化現狀及廢輪胎熱解技術發展趨勢，外熱連續式熱解技術在廢輪胎的梯級循環利用上，可以實現對廢輪胎的100%處理，是對廢輪胎利用的最好形式。每噸橡膠廢棄物通過熱解可得到炭黑30%-35%，燃料油40%～50%，鋼絲10%～15%，熱解氣8%～12%[2]。通過廢輪胎熱裂解技術、油品閃蒸精制技術和炭黑造粒精制活化技術進行整合，可得到更高附加值產品，變廢為寶。因此，國家應該加大對廢輪胎利用的政策支持，鼓勵廢輪胎熱解技術的開發，同時發展熱解產物深加工技術，拓展其應用領域。