基于資源節(jié)約的廢舊輪胎回收利用研究

魏楊倬，倪明仿，王錚，康露茜

（1.裝甲兵工程學(xué)院技術(shù)保障工程系，北京 100072；2.中國(guó)人民解放軍66069部隊(duì)，河北 保定 072650）

隨著我國(guó)人民生活水平的提高，汽車保有量逐年增加，輪胎產(chǎn)量也大幅增長(zhǎng)，在消耗大量橡膠資源的同時(shí)，廢舊輪胎的回收處理與利用已成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年，我國(guó)年均橡膠消耗量占世界橡膠消費(fèi)總量的30％，生產(chǎn)輪胎消耗橡膠已占全國(guó)橡膠資源消耗總量的70％左右，年產(chǎn)生廢輪胎2.33億條，約合860萬t，折合橡膠資源約300萬t，若能全部回收再利用，相當(dāng)于我國(guó)5年的天然橡膠產(chǎn)量。如何妥善處理數(shù)量龐大的廢舊輪胎是我國(guó)面臨的非常緊迫的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題和環(huán)境問題。

廢舊輪胎是具有高再生價(jià)值的產(chǎn)品類廢棄物，同時(shí)它們屬于不熔或難熔的高分子彈性材料，難于降解。因此，廢舊輪胎具備環(huán)境污染潛在性和資源性雙重性質(zhì)。目前，我國(guó)已初步形成舊輪胎翻新再制造、廢輪胎生產(chǎn)再生橡膠、橡膠粉和熱解四大業(yè)務(wù)板塊。2009年，我國(guó)廢舊輪胎翻新量?jī)H為1 300萬條，翻新率不足5％，而發(fā)達(dá)國(guó)家在45％以上。關(guān)于廢舊輪胎回收處理研究我國(guó)還處于起步階段，廢舊輪胎的翻新率、回收率和利用率都處于較低水平，當(dāng)前發(fā)展面臨政策法規(guī)尚不健全、缺乏規(guī)范的回收體系、技術(shù)研發(fā)手段薄弱及科技創(chuàng)新能力不足等問題。

1 我國(guó)廢舊輪胎回收利用現(xiàn)狀分析

目前，我國(guó)已成為世界橡膠消費(fèi)第一大國(guó)，而橡膠消費(fèi)總量的近70％用于生產(chǎn)輪胎。但是廢舊輪胎回收量及利用率均很低，不僅對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了不利影響，也是對(duì)資源的浪費(fèi)，不利于可持續(xù)發(fā)展。回收渠道不暢、不能充分回收廢舊輪胎、資源得不到充分利用、資源利用率低、管理混亂、環(huán)境污染、無序回收集散方式造成廢舊輪胎多次往返運(yùn)輸、處理成本高等，都是我國(guó)廢舊輪胎循環(huán)利用中存在的問題。概括起來主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 資源回收再利用率低

目前，我國(guó)每年回收利用的各種廢舊橡膠約90萬t，回收利用率為50％，比國(guó)外先進(jìn)水平低30～40個(gè)百分點(diǎn)。此外，還有近50％的廢舊橡膠沒有被回收利用，其中廢舊輪胎約占20％。由于廢舊輪胎的回收率低，多數(shù)廢舊輪胎沒有被回收利用，而是周期堆放，難以降解，形成嚴(yán)重的污染隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2005年我國(guó)廢舊輪胎積存量己達(dá)到1億條，并以每年約5 600萬條的速度增長(zhǎng)。

1.2 新輪胎生產(chǎn)能源消耗大

輪胎所需的原材料主要是天然橡膠、合成橡膠、橡膠添加劑、鋼絲、簾布等，所以實(shí)際上輪胎生產(chǎn)的原材料主要是天然橡膠、石油和鋼材。

輪胎其胎體占輪胎整體的70％，胎面僅占其中的30％。一般輪胎磨損只是傷及胎面，而沒有傷到胎體本身，所以如果可以利用好的胎體并對(duì)其胎面部分進(jìn)行再加工，制成一條與新輪胎同品質(zhì)的輪胎，不失為一個(gè)節(jié)約能源的好辦法。

1.3 回收處理技術(shù)手段單一

我國(guó)廢舊輪胎加工技術(shù)不過關(guān)，所以企業(yè)成本高，而且還易造成二次污染。小企業(yè)遍地開花，無序競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，現(xiàn)有大多數(shù)翻胎企業(yè)的技術(shù)與裝備水平，是國(guó)外20世紀(jì)80年代前的水平，對(duì)舊輪胎翻新前后的安全、質(zhì)量檢測(cè)幾乎是空白；國(guó)外早就采用的預(yù)硫化翻新工藝，也因國(guó)內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻胎工藝規(guī)程、檢測(cè)手段和國(guó)產(chǎn)化工藝裝備，以及不能制造合格的預(yù)硫化胎面和中墊膠，而得不到大力推廣。小翻胎、小再生膠和小膠粉企業(yè)往往扎堆生產(chǎn)，缺乏環(huán)保手段，造成成片污染。

1.4 回收處理渠道不完善

我國(guó)對(duì)廢舊輪胎的回收尚未建立起正規(guī)渠道，現(xiàn)自發(fā)形成的市場(chǎng)混亂，主要靠個(gè)體經(jīng)營(yíng)者收購(gòu)，所收的大多數(shù)是較容易處理的斜交輪胎，而全鋼絲子午線輪胎基本上無人收購(gòu)。由此導(dǎo)致資源利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。從目前所了解到的情況來看，在大中城市周邊還未形成廢舊輪胎回收集散交易中心或交易市場(chǎng)，加工企業(yè)的原料得不到保證，且成本高。

2 廢舊輪胎資源的回收處理方式

廢舊輪胎的處理程序一般是先收集，然后依次進(jìn)行翻新、利用和掩埋等。我國(guó)目前處理廢舊輪胎的主要方式為生產(chǎn)再生膠，同時(shí)部分輪胎進(jìn)行翻新和生產(chǎn)膠粉。

2.1 輪胎翻新

輪胎胎面花紋磨損到磨耗安全標(biāo)志時(shí)，就不能繼續(xù)使用，而胎體完好，則可以進(jìn)行輪胎翻新。輪胎翻新就是將磨損的廢舊輪胎外層除去，粘貼上膠料再進(jìn)行硫化，就可以重新使用。輪胎翻新是目前廢舊輪胎處理有效、直接而且經(jīng)濟(jì)的方法。舊輪胎經(jīng)過一次翻新后，壽命一般為新胎壽命的60％～90％，平均行駛里程可達(dá)新胎的75％～100％，而翻新所耗原材料僅占新胎的15％～30％，價(jià)格僅為新胎的20％～50％。我國(guó)翻新輪胎的行駛路程為新胎的80％～90％，而美國(guó)可達(dá)110％～130％。因此，一條輪胎經(jīng)過不斷的翻新處理，可替代3～5條新胎，至少可節(jié)約12條輪胎的橡膠資源。

2.2 生產(chǎn)膠粉

廢舊輪胎經(jīng)過部位分割后，胎面等部分通過粉碎可制成膠粉。目前膠粉的生產(chǎn)方法有干式研磨法、低溫研磨法和濕式研磨法。不同方法生產(chǎn)的膠粉粒徑范圍不同，膠粉的表面結(jié)構(gòu)形態(tài)也有所不同。干式研磨法、低溫研磨法和濕式研磨法制成的膠粉粒徑范圍分別為0.3～1.5 mm，0.075～0.3 mm和0.075 mm以下。目前國(guó)內(nèi)利用廢舊輪胎生產(chǎn)膠粉的企業(yè)近60家，年產(chǎn)膠粉不足5萬t，多采用干法工藝生產(chǎn)膠粉，經(jīng)過表面處理后加以應(yīng)用。

2.3 生產(chǎn)再生膠

再生膠是指廢舊橡膠經(jīng)過粉碎、加熱、機(jī)械處理等物理化學(xué)過程，使其彈性狀態(tài)變成具有塑性、粘性和能夠再硫化的橡膠。再生膠在輪胎中的用量一般為5％，傳統(tǒng)的再生方法主要有油法和水油法，目前為了提高膠粉脫硫再生的均勻性，在油法的基礎(chǔ)上發(fā)展了動(dòng)態(tài)脫硫法。我國(guó)是再生膠生產(chǎn)大國(guó)，現(xiàn)有再生膠企業(yè)500多家，生產(chǎn)再生膠是我國(guó)目前回收利用廢舊輪胎最主要的方式，年產(chǎn)量超過100萬t，居世界前列。生產(chǎn)方式主要采用傳統(tǒng)的油法、水油法以及近年發(fā)展起來的動(dòng)態(tài)脫硫法。但生產(chǎn)再生膠成本高、環(huán)境污染重。采用新再生法或改性膠粉是值得我國(guó)再生膠行業(yè)研究的課題。

2.4 熱裂解

廢舊輪胎熱裂解處理，不但沒有污染物排放，而且可回收燃料氣、油及炭黑等產(chǎn)品，有利于環(huán)保及資源的回收利用。熱裂解回收主要分為常壓惰性氣體熱解、真空熱解和熔融鹽熱解。熱裂解處理回收的產(chǎn)物通常為：氣體、液體、炭黑、鋼以及玻璃纖維。氣體多作為能源使用，返回給熱裂解裝置供熱或?yàn)槠渌S供能；液體作為燃料或通過催化裂解，生產(chǎn)橡膠軟化油或高質(zhì)量汽油；炭黑則用于橡膠/瀝青混合物、固體燃料或?yàn)r青和密封產(chǎn)品的填充劑和添加劑。

2.5 用作燃料提供能源

廢舊輪胎的熱值較高，達(dá)到29 MJ/kg，37 MJ/kg，是一種頗具發(fā)展?jié)摿Φ娜剂?，是有前途的潔凈工藝方法。?dāng)前廢舊輪胎直接燃燒利用主要有以下幾種方法：?jiǎn)渭兝脧U舊橡膠輪胎能量，把廢舊輪胎和其他廢棄物一起焚燒。美國(guó)和英國(guó)通過焚燒廢舊輪胎用于發(fā)電，德國(guó)利用廢舊輪胎燃燒焚化垃圾。廢舊輪胎還可替代20％的煤和油用于水泥窯，這種水泥窯，無二次污染，不影響水泥質(zhì)量。

2.6 掩埋和生物降解

廢舊輪胎掩埋處理是最低級(jí)的辦法。由于掩埋地點(diǎn)的減少及掩埋成本的增加，掩埋前景不容樂觀。歐洲從2003年起禁止整個(gè)輪胎的填埋，2006年禁止破碎后的輪胎填埋。

生物降解廢舊輪胎比較困難。據(jù)報(bào)道，德國(guó)利用放線菌生物降解橡膠材料，取得重大進(jìn)展。此外，廢舊輪胎還可用于其他領(lǐng)域，如用作碼頭和船舶的護(hù)舷，沉入海底充當(dāng)人工魚礁，用作航標(biāo)燈的漂浮燈塔，充當(dāng)防撞緩沖裝置，也可用在養(yǎng)魚場(chǎng)等作為漂浮物等。

3 發(fā)展建議

3.1 努力提高回收再利用意識(shí)

廢舊輪胎的資源化利用需要公眾的自覺參與和行動(dòng)。加大力度，舉辦各種相關(guān)講座，利用媒體宣傳，加強(qiáng)中小學(xué)教育，把環(huán)保思想寫入課本等，是提高人們的廢舊輪胎回收利用意識(shí)、促進(jìn)全民節(jié)約的有效方法。另外，還可以開通社會(huì)熱線，鼓勵(lì)車主討論交流輪胎保養(yǎng)、翻新輪胎利用經(jīng)驗(yàn)等，可以有效地節(jié)約橡膠資源，促進(jìn)廢舊輪胎的資源化。

3.2 鼓勵(lì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策

對(duì)于廢舊橡膠的綜合利用，應(yīng)在充分考慮循環(huán)經(jīng)濟(jì)“3R”原則（減量化、再使用、資源化）的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和居民消費(fèi)實(shí)際情況，對(duì)廢舊橡膠的“原型利用、材質(zhì)利用、能量利用”統(tǒng)籌考慮，明確工業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)扶持的優(yōu)先權(quán)和側(cè)重點(diǎn)，從法律、政策、經(jīng)濟(jì)等層面加以正確引導(dǎo)和有效扶持，推動(dòng)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)的建設(shè)。

3.3 完善廢舊輪胎分類管理體制

針對(duì)不同的廢舊輪胎，實(shí)行相應(yīng)的綜合利用政策，以實(shí)現(xiàn)資源回收利用的最大化。盡快建立有序、可控的廢舊輪胎分類管理體系。將廢舊輪胎列入國(guó)家強(qiáng)制回收目錄，實(shí)行“以舊換新”制度，在各地成立廢舊輪胎回收處理集散中心，負(fù)責(zé)本地區(qū)廢舊輪胎集中回收、分類處理及再利用。

3.4 建立信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

一方面可以幫助供需雙方溝通，并隨時(shí)反映出市場(chǎng)現(xiàn)狀，另一方面可以對(duì)收取的廢舊輪胎處理費(fèi)與使用實(shí)行透明化操作，除國(guó)家各級(jí)審計(jì)部門監(jiān)督外，還要接受社會(huì)輿論監(jiān)督，定期向社會(huì)公告資金使用情況。建立廢舊輪胎回收利用體系和信息交換平臺(tái)，廢舊輪胎回收利用體系的建立和發(fā)展不能僅僅依靠市場(chǎng)機(jī)制，政府部門應(yīng)積極引導(dǎo)、協(xié)調(diào)，強(qiáng)化信息服務(wù)，充分利用現(xiàn)有的回收網(wǎng)絡(luò)，逐步建立政府、企業(yè)共同參與，市場(chǎng)化運(yùn)作，有利環(huán)境保護(hù)的多元回收系統(tǒng)。

3.5 大力發(fā)展杜仲橡膠產(chǎn)業(yè)

杜仲橡膠是除了三葉橡膠之外世界上唯一具有巨大開發(fā)前景的優(yōu)質(zhì)天然橡膠資源。我國(guó)杜仲栽培面積約35萬hm2，占世界種植面積的99％以上。杜仲橡膠改性的橡膠組合物，具有耐磨、抗撕裂、耐腐蝕、防濕滑、滾動(dòng)阻力小、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，能夠部分替代普通天然橡膠，也是開發(fā)高質(zhì)量輪胎的良好材料。

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