發(fā)達國家廢舊輪胎回收利用經(jīng)驗及借鑒

李湘洲

（長春理工大學，吉林長春130022）

隨著交通運輸事業(yè)日益發(fā)達，各類汽車的數(shù)量急劇增加?！笆晃濉逼陂g，我國汽車產(chǎn)銷量雙雙超過1300萬輛，居世界首位。由于輪胎生產(chǎn)消耗的橡膠資源約占全國橡膠消費總量的70%，這使我國的橡膠消費量和進口量日益增加，其中天然橡膠的進口依存度已連續(xù)多年超過75%。我國既是橡膠消費第一大國，同時也是輪胎生產(chǎn)大國，輪胎年產(chǎn)量達4.4億多條，2010年產(chǎn)生的廢舊輪胎達3億條。近年來廢舊輪胎進口量有增無減，帶來了日益嚴峻的環(huán)境和回收處理問題。

國外最初處理廢舊輪胎的主要方式為土壤填埋。由于廢舊輪胎很難降解，長期在土壤中造成土壤肥力下降，即使降解，產(chǎn)物也為硫、芳烴等有害物質，污染土壤和地下水。廢舊輪胎堆放還容易引起火災，滋生蚊蠅傳播疾病。橡膠是極易燃燒物質，著火后基本無法撲滅，只能等待完全燃燒，燃燒過程中產(chǎn)生大量含硫和其他有毒有害氣體；在傳播疾病方面，美國曾出現(xiàn)過從廢舊輪胎堆放處傳播惡性傳染病的先例。另外，由于國內(nèi)燃油價格攀升，巨大的利潤空間導致土法廢舊輪胎煉油盛行，屢禁不止，對環(huán)境造成了嚴重污染。因此，妥善處理廢舊輪胎，對保護生態(tài)環(huán)境十分重要。

從資源回收方面看，橡膠是十分重要的資源，在國民經(jīng)濟中具有重要作用。而我國又是橡膠資源嚴重不足的國家，橡膠自給率僅在53.8%左右。2010年橡膠產(chǎn)量為328萬t，其中天然橡膠78萬t，合成橡膠250萬t。而當年國內(nèi)橡膠消費量為683萬t，其中天然橡膠318萬t，合成橡膠365萬t，兩者的自給率僅為24.5%和68.5%，因此，我國橡膠行業(yè)供需矛盾十分突出[1]。

我國橡膠行業(yè)一方面資源緊張，另一方面需求強勁，因此回收利用廢舊橡膠資源，發(fā)展橡膠行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟就顯得十分必要。以9.00 R20輪胎為例，生產(chǎn)一條翻新輪胎比生產(chǎn)一條新輪胎可節(jié)約橡膠9 kg。2007年我國翻新輪胎1200萬條，共節(jié)約橡膠10萬t以上，并生產(chǎn)了200萬t再生膠和50萬t膠粉。若沒有這些產(chǎn)品，橡膠供求矛盾會更為嚴峻[1]。

據(jù)統(tǒng)計，2010年，美國廢舊輪胎達470萬t，歐洲近350萬 t，日本超過110萬t，我國約160萬t[2]?！昂谏廴尽迸c資源問題，迫使國內(nèi)外都十分重視廢舊輪胎的回收和綜合利用，以達到既避免環(huán)境污染，又使資源再生利用的目的。

1 國外廢舊輪胎回收利用簡況

1.1 回收利用的途徑和方向

從20世紀90年代初開始，發(fā)達國家就投入大量資金和人力研究開發(fā)廢舊輪胎的利用，取得了較大的進展。目前主要有4種途徑：一是對胎體完好的輪胎進行翻新利用，可以延長輪胎的使用壽命。例如米其林的輪胎可以翻新2～3次，延長總里程近113萬km。二是將廢輪胎切碎做燃料用于發(fā)電等，其熱值為29～37 MJ/kg。三是高溫裂解回收橡膠烴和炭黑、燃料油等。四是制成膠粒和精細膠粉。精細膠粉的用途廣、市場潛力大，可作為瀝青改性劑替代彈性塑料橡膠（SBS）或生產(chǎn)改性瀝青、防水建材；利用精細膠粉化學反應活性大，不脫硫加入橡膠制品中或輪胎生產(chǎn)中以降低成本；作為建筑用保溫填料做隔離、保溫材料等。美國利用德國英泰克公司的第五代膠粉設備（RC400-5型）生產(chǎn)的精膠粉純度已達到99.9%，可替代塑料。

1.2 政府對廢舊輪胎回收利用實行鼓勵政策

美國回收處理一條廢輪胎，政府補貼0.5～1美元；加拿大每銷售一條新輪胎，收取3加元附加費，收取的費用集中用于廢輪胎的回收與利用；日本每處理一條報廢汽車輪胎，政府補貼1.8美元。英、日、德等國免費回收廢輪胎，并給予利用企業(yè)減免稅的政策支持。

1.3 杜絕進口廢舊輪胎

目前，世界多數(shù)國家不允許進口廢舊輪胎，有些發(fā)達國家，在禁止進口的同時，還采取鼓勵出口的政策。例如美國每年產(chǎn)生廢輪胎2.73億條，回收利用1.81億條，占生產(chǎn)量的66%，剩余9200萬條，其中出口約1500萬條，主要出口到巴西、墨西哥等國，這些國家從美國運走1 t廢輪胎可獲得30多美元的補助，因此出口成為美國消納不了的廢輪胎的轉嫁途徑[3]。

2 美國廢輪胎回收利用政策與立法

2.1 嚴格的行業(yè)準入制度

美國規(guī)定運輸10條以上、堆放500條以上廢輪胎，無論何種方法處理均實行政府審批制度和許可證制度，這樣就將廢輪胎的數(shù)量、流向和再利用方式納入到政府的統(tǒng)計資料庫，有利于政府執(zhí)法部門進行動態(tài)監(jiān)控。

2.2 專項基金收費和補償制度

美國各州在推進廢輪胎回收利用方面，普遍收取廢輪胎回收處理費，但各州的收費標準有所不同。加州自1992年建立廢輪胎回收處理專項基金，其來源是向新輪胎銷售商征收回收處理費。銷售商將廢輪胎回收處理費加到零售價格中，再轉入加州政府專用基金帳戶。收費標準為每條新輪胎1.75美元。這些費用用于專項執(zhí)法以及資助廢輪胎清運、處理和膠粉市場的開發(fā)。政府采用差別化補貼的方法來實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的結構調(diào)整。在加州，廢輪胎回收處理專項基金收入每年約有3500～4000萬美元，主要用于資助廢輪胎膠粉企業(yè)開發(fā)市場，改善廢輪胎野外堆放條件，運輸人員及回收市場的管理經(jīng)費等。

2.3 以法律方式強制實現(xiàn)資源配置、促進市場發(fā)展

法律規(guī)定，廢輪胎不得與生活垃圾或其他廢棄物一起運輸和處理，否則將受到重罰。這樣就迫使輪胎使用者將廢輪胎交給新輪胎銷售商，銷售商要找有廢輪胎運輸許可證的運輸商和處理商進行處理，就要付錢，銷售商再從輪胎使用者那里把錢賺回來。這樣就形成了一個廢輪胎回收、運輸、處理市場化運作的產(chǎn)業(yè)鏈和資金流，平衡了各方面的經(jīng)濟利益。

2.4 政府實施強制性的廢輪胎回收利用五年計劃

美國是一個完全市場化的國家，但對于廢輪胎回收利用這樣涉及環(huán)境與資源的事情，政府還是采取了嚴格的強制性計劃，以推動市場的發(fā)展。例如，加州環(huán)保局提供的《2006/2007—2010/2011年廢輪胎回收利用計劃》，該計劃是根據(jù)加州議會通過的廢輪胎回收處理各項法律制定的，其中詳細描述了專項基金的使用計劃，以及所要支持的具體項目資金和財政預算等[4]。

3 國外廢輪胎的利用途徑

3.1 廢輪胎的直接利用

直接利用是將廢輪胎以原有形狀或近似原形加以利用，輪胎翻修便是其直接利用中最有效、最經(jīng)濟的利用方式。在使用和保養(yǎng)良好的情況下，一條輪胎可多次翻修，這樣總的翻胎壽命往往可達新胎的1～2倍，而所耗原材料僅為新胎的15%～30%，所以各國都普遍重視輪胎翻修工作。目前世界上最先進的翻胎技術為預硫化翻胎法，又稱冷翻法，即將已經(jīng)硫化成型的胎面膠粘合到經(jīng)過打磨處理的胎體上，裝上充氣內(nèi)胎和包封套，送入大型硫化罐，在較低溫度和壓力下硫化，一次可生產(chǎn)多條翻新輪胎[5]。

除翻修外，廢輪胎還可作為人工魚礁、碼頭護弦以及賽車道車輛的緩沖材料，在美國還將其做成高速公路的隔音墻使用。

美國康涅狄格州用廢輪胎來代替地下管道。他們將廢輪胎豎立相疊，排成一列埋入地下，經(jīng)固定充當泄洪暗渠，很經(jīng)濟實用。

日本有人用廢輪胎固坡：將廢輪胎整齊地擺放在坡面上，然后用水泥澆灌空隙，使廢輪胎與坡面連成整體。這樣既節(jié)約水泥，又增強了坡面的堅固程度，同時還利用了廢輪胎。

法國技術人員利用廢輪胎建筑“綠色消音墻”，實踐證明，這種消音墻吸音效果極佳，音頻在250～2000 Hz的嗓聲可被吸收掉85%。具體做法是：沿直徑將廢輪胎剖成對稱的兩半，然后將其傾斜層層疊放，再在墻外罩以金屬格柵作為防火護板。傾斜20°擺放，以利于排水，避免雨水積存在輪胎內(nèi)滋生蚊蠅。

與其他綜合利用途徑相比，廢輪胎的直接利用是一種有價值的回收利用方法，在耗費能源和人力較少的情況下使廢輪胎物盡其用，但該方法利用廢輪胎的量并不大，只有廢輪胎量的1%左右[7]。

3.2 熱能（燃料）利用

熱能利用就是用廢輪胎代替燃料使用。廢輪胎是一種高熱值材料，其燃燒熱約為33 MJ/kg，每千克的發(fā)熱量比木材高69%，比煙煤高10%，比焦炭高4%，與優(yōu)質煤相當。利用熱能的方法是將廢輪胎破碎，然后按一定比例與各種可燃廢物混合，配制成固體垃圾燃料，供高爐噴吹代替煤、石油和焦炭，供水泥回轉窯代替煤，或用于火力發(fā)電。其中焙燒水泥是對廢輪胎利用率較高的回收方式，在水泥焙燒過程中，廢輪胎中的鋼絲正好代替制造水泥所需的鐵礦石成分，即用廢輪胎焙燒水泥，可以少加或不加鐵礦石[5]。

如今美國、日本以及歐洲許多國家，有不少水泥廠、發(fā)電廠、造紙廠、鋼鐵廠和冶煉廠都在用廢輪胎作燃料，效果很好，不僅降低了生產(chǎn)成本，而且解決了廢輪胎引起的環(huán)境問題。

3.3 粉碎膠粉后利用

將廢輪胎通過常溫粉碎或低溫粉碎等方法，制備膠粉后加以利用，這是較早就采用的方法，也是目前廢輪胎回收一種重要的途徑，生產(chǎn)精細膠粉已成為現(xiàn)在廢輪胎再利用的主導方向。

膠粉的應用主要有3個方面：一是橡膠工業(yè)，用于直接成型彈性體與新膠料并用；二是塑料工業(yè)，主要為摻入熱塑性塑料和熱固性塑料中作為填充或者增韌材料，膠粉在填充前往往需要表面改性，以使其與塑料基體有良好的相容性；三是用于瀝青、塑膠跑道和建筑等方面。此外，近年來還開發(fā)了許多新用途，如用于制備離子交換劑，改良土壤，或作為輕質工程回填料等[5]。

膠粉工業(yè)是廢橡膠綜合利用產(chǎn)業(yè)的一個重要分支，在我國始于20世紀80年代后期。目前膠粉生產(chǎn)工藝主要有兩種：常溫法和冷凍法。兩種工藝均需要經(jīng)過粉碎前預加工、粉碎、分離與輸送、篩分和包裝等過程。常溫粉碎分為粗碎（大于2目）、中碎（大于20目）和細碎（大于40目）。在國外，冷凍法粉碎廢橡膠早在20世紀70年代就已工業(yè)化，采用的冷媒體多為液氮。冷凍粉碎工藝有兩種：一是廢橡膠全部在冷凍環(huán)境下進行粉碎；二是冷凍和常溫并用的粉碎工藝，即先將廢橡膠在常溫狀態(tài)下粉碎達到一定粒度后，再進入冷凍系統(tǒng)完成細碎[8]。

3.4 熱分解

廢輪胎的熱分解主要包括熱解和催化降解。熱解技術主要包括常壓惰性氣體熱解、真空熱解和熔融鹽熱解，但無論采用哪種方法，都存在處理溫度高、加熱時間長、產(chǎn)品雜質多等缺陷。催化降解則采用路易斯酸熔融鹽作催化劑，反應速度快，產(chǎn)品質量較熱解好。通過熱分解可以回收液體燃料和多種化學品。

隨著我國能源緊張狀況的加劇和能源價格的上漲，近年來利用廢輪胎土法煉油在全國蔓延。土法煉油產(chǎn)生的有毒有害氣體和沉淀的油渣，造成嚴重的環(huán)境污染，煉油場地周邊土壤、地表和地下水遭到嚴重破壞。一個土法煉油廠每年要燒掉2萬t左右的廢輪胎，這是一個極大的浪費，必須加以遏制[8]。

總的來說，熱分解工藝的設備投資高，附值低，更重要的是燃燒產(chǎn)生苯和二惡英類等致癌毒性氣體，對大氣環(huán)境造成嚴重污染，對人類和生態(tài)構成嚴重威脅，目前很多發(fā)達國家已經(jīng)明令禁止[5]。

4 國外廢輪胎再生新技術簡介

4.1 物理再生技術

物理再生是利用外加能量，如力、熱—力、冷—力、微波、超聲波、射線等，使交聯(lián)橡膠的三維網(wǎng)絡破碎，形成具有流動性的再生膠。

4.1.1 微波再生

微波脫硫法是一種非化學、非機械的一步再生法，它是利用微波能量切斷硫—硫鍵（S—S）、硫—碳鍵（S—C）而不破壞碳（C—C），從而達到再生的目的。因為微波能量是可控的，各種化學鍵的鍵能不同，斷裂時所需要的能量也不同。所以微波能斷鍵是有選擇的，用這種方法生產(chǎn)的再生膠性能接近原膠。

4.1.2 超聲波再生

利用超聲波也能夠選擇性地破壞交聯(lián)鍵而保留分子主鏈，使硫化橡膠達到再生的目的。在硫化橡膠的超聲脫硫過程中，除了破壞三維網(wǎng)狀結構以外，也導致了部分大分子鏈C—C鍵的斷裂。因此，有必要進一步研究，以提高超聲波脫硫的選擇性，只有有選擇地破壞化學鍵，才能最大限度地保持原膠性能。

4.1.3 電子束再生

電子束輻照再生方法是利用丁基橡膠獨有的對射線敏感的特性，借助電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，對其產(chǎn)生化學斷鍵——解聚效應，使之獲得再生。

4.1.4 剪切流動場反應控制技術

不使用化學藥劑，通過對廢橡膠施加熱能、壓力、剪切力，使硫化膠的硫鍵發(fā)生斷裂，從而生成性能穩(wěn)定同時具有塑性的再生膠。

4.2 化學再生技術

化學再生就是在一定的溫度和溶劑條件下，化學助劑與廢膠中的硫—硫鍵（S—S）作用，使硫鍵斷裂，生成具有流動性的再生膠。再生劑有以下幾種。

4.2.1 無機化合物

金屬鈉可以使硫化膠得到再生。將膠粉懸浮于甲笨、環(huán)已烷等溶劑中，在300℃高溫，金屬鈉存在的條件下隔氧處理，可使單硫鍵、雙硫鍵和多流鍵斷裂。但是金屬鈉是活潑金屬，在環(huán)境條件下易發(fā)生激烈的化學反應，且反應過程不易控制。隔氧處理的反應條件也比較苛刻，此外，生成的硫化鈉以及剩余的溶劑會對環(huán)境造成污染。

4.2.2 RV橡膠再生劑

RV是一種再生膠新技術，其基本原理是采用一種化學劑使其與S—S鍵反應，而破壞C—C鍵，使硫化網(wǎng)絡斷裂。該方法精巧、簡便、無毒、能耗低，在常溫下完成。

4.2.3 RRM再生劑

印度的研究人員開發(fā)了一種用植物作為再生劑的新技術，即利用可再生資源（RRM）作為再生劑。在國內(nèi)，也有人從大蒜、桔子皮等植物中提取出一種植物再生劑，用于廢橡膠的再生，得到了較好的效果。天然植物再生劑利用了可再生資源，符合可持續(xù)發(fā)展條件，對廢輪胎帶來的黑色污染治理及橡膠資源的回收利用具有積極意義。

4.3 微生物再生技術

微生物再生技術就是利用微生物脫硫，通過減少硫磺的氧化或硫磺交聯(lián)，使廢橡膠粉末表面降解或改性。這種脫硫方法可使廢橡膠粉末的表面層從有彈性變成有粘性的糊狀，從而與新的生膠混合，制成新的橡膠制品。用微生物脫硫具有成本低和不污染環(huán)境等優(yōu)點，但是這種再生技術用于實踐還有很長的路要走。例如，微生物脫硫用的裝置和工藝等都是未來需要重點研究的課題[6]。

5 國外經(jīng)驗對我國的借鑒

我國廢舊輪胎的循環(huán)利用與發(fā)達國家相比，還存在著較大的差距。主要表現(xiàn)在以下3方面。

5.1 舊輪胎翻新率低

近年來，舊輪胎的翻新量占生成量的比例雖已從7%上升到10%左右，但與國外仍有較大差距，而且翻新的品種多集中在載重汽車，對于轎車、飛機的輪胎基本沒有翻新。

5.2 我國廢舊輪胎回收利用的政策支持和管理相對落后

近年，有關部門雖然頒布了《輪胎產(chǎn)業(yè)政策》文件，兩項國家標準《載重汽車翻新輪胎》、《轎車翻新輪胎》以及一項行業(yè)標準《工程機械翻新輪胎》，但實施效果和管理相對落后。目前我國尚無廢舊輪胎的回收利用管理部門，也未建立大型正規(guī)的回收利用系統(tǒng)。在國外，廢舊輪胎回收利用管理機構很多。如美國的“廢胎管理委員會”，加拿大的“廢胎回用管理協(xié)會”等。我國對廢舊輪胎的處理尚缺乏優(yōu)惠政策，而國外廢舊輪胎多是無償利用，政府還有補貼，并實行免稅政策。我國不僅不免稅，稅率還高于其他加工行業(yè)。

5.3 我國廢舊輪胎回收利用企業(yè)普遍生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模小

我國廢舊輪胎回收利用企業(yè)生產(chǎn)規(guī)格普遍偏小，自我革新改進能力低，發(fā)展無后勁。大多數(shù)翻新輪胎企業(yè)工藝裝備水平不高，技術力量薄弱。加上我國廢舊輪胎資源零星分散，回收、加工、運輸費用高，生產(chǎn)經(jīng)營困難多，所以廢舊輪胎回收利用行業(yè)長期呈低水平徘徊狀態(tài)。

為促進廢舊輪胎資源的綜合利用，在吸取國外成功經(jīng)驗的基礎上，結合國內(nèi)實際情況，不斷在技術、管理、政策上創(chuàng)新，要盡快將廢舊輪胎資源回收利用逐步納入法制化管理軌道；建立健全廢舊輪胎回收利用網(wǎng)絡及機制，負責本地區(qū)廢舊輪胎集中回收、分類、初加工及再利用的集散；研究制定鼓勵廢舊輪胎回收利用的經(jīng)濟政策，加快廢舊輪胎回收利用的產(chǎn)業(yè)化進程，找到既充分利用廢舊輪胎資源，又沒有二次污染的多種利用途徑，為建設節(jié)約型社會和加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，開辟新的突破口。

不久前，英國工程師發(fā)明了既環(huán)保又解決交通堵塞的好辦法——鋪設橡膠路面。這種“柔軟”的公路是用廢舊輪胎制成嵌板，然后鋪設在已經(jīng)棄用的鐵軌上。新型的橡膠路上可以行駛汽車和電車，時速最高可達80 km。也可將橡膠鋪設到人行道上。把低成本的連鎖橡膠板鋪在廢棄鐵軌中間，每1.6 km的鐵軌中間需要鋪設3.54萬t廢輪胎碎塊。每塊嵌板是用輪胎碎塊制成，在制造過程中，產(chǎn)生的污染很低。由于新路面全部用橡膠制成，不會開裂、破碎、坑洼，也不會因為霜凍而損壞，同時消音效果很好。平日的養(yǎng)護費用非常低，因為每更換一塊嵌板的時間僅15 min。這種新型橡膠路的壽命長達20年，這是普通路面難以與之比較的。英國已在北安普敦郡的科比建成了一條長300 m的示范路面。美國和歐洲一些國家也在效仿這種方法制造橡膠路面。據(jù)報道，歐盟已出臺法律，規(guī)定在垃圾掩埋場掩埋或焚燒廢舊輪胎均屬違法行為，這就使得上述利用廢舊輪胎制造橡膠路面極具吸引力[7]。

6 結語

根據(jù)我國廢舊橡膠利用現(xiàn)狀，其發(fā)展方式仍應延續(xù)中國特色的廢舊橡膠綜合利用格局，即以再生膠為主，適度發(fā)展膠粉，加快以大企業(yè)為主，發(fā)展輪胎翻新行業(yè)。我國統(tǒng)計數(shù)據(jù)也證明了這條道路是正確的。

再生膠一直是我國廢舊橡膠利用的主體，占我國廢舊橡膠利用總量的71.3%。這一方面解決了廢舊橡膠利用的難題，另一方面緩解了國內(nèi)橡膠資源的不足。今后5～10年內(nèi)，再生膠仍將在廢舊橡膠利用行業(yè)占重要地位。

“十二五”期間，我國廢橡膠利用工作的重點是：（1）優(yōu)化翻胎工藝，使用預硫化胎面技術的全鋼子午胎翻胎年產(chǎn)能達到1500萬條，輕載、農(nóng)用、工程胎翻胎達到700萬條；（2）借鑒相鄰學科的優(yōu)勢，研發(fā)新一代無臭味、無遷移污染的新型再生活化劑和再生軟化劑，無臭味再生膠產(chǎn)量達到總產(chǎn)量的70%；（3）擴大特級輪胎再生膠規(guī)模，到“十二五”末其比例達到再生膠總產(chǎn)能的15%，年產(chǎn)能達到50萬t；（4）合理利用廢半鋼子午胎資源，生產(chǎn)再生膠和公路改性瀝青專用硫化膠粉，年產(chǎn)能分別達到80萬t和45萬t；（5）穩(wěn)定丁基再生膠生產(chǎn)，擴大三元乙丙膠、氯丁膠、丁苯膠，以及氟橡膠和硅橡膠等再生合成膠產(chǎn)能，其占再生膠總產(chǎn)能的比例由“十一五”的8%提高到20%，“十二五”末年產(chǎn)能達到85萬t[8]。

相信在不久的將來，我國一定能進一步提高包括廢舊輪胎在內(nèi)的廢舊橡膠綜合利用水平，使廢橡膠這一寶貴資源物盡其用。

[1] 李自托.我國廢舊輪胎資源利用[J].化學工業(yè)，2008(6)：23-25.

[2] 劉彥民.國外廢舊橡膠循環(huán)利用新技術進展[J].深圳循環(huán)經(jīng)濟，2012(3)：61-62.

[3] 編者.我國廢舊輪胎回收利用有關情況及建議[J].再生資源研究，2002(3)：18-19.

[4] 高軍光.看美國是怎樣回收利用廢舊輪胎的[J].資源再生，2007(10)：39-41.

[5] 劉軍.廢舊橡膠的回收和循環(huán)利用[J].資源再生，2008(6)：46-47.

[6] 馬瑞剛.國內(nèi)外橡膠再生技術進展[J].資源再生，2008(6)：48-50.

[7] 劉道春.探析回收利用廢舊汽車輪胎新技術[J].中國循環(huán)經(jīng)濟，2012(7)：41-44.

[8] 錢伯章.我國廢舊橡膠綜合利用的現(xiàn)狀及問題[J].中國循環(huán)經(jīng)濟，2012(7)：20-23.