用路徑模型導(dǎo)解廢輪胎資源化難題（續(xù)）——從方法論角度介紹超細(xì)膠粉母料等的創(chuàng)新

文/ 陳匯宏 胡嘉慶 魚偉令 沙良寶

（上接第8 期第58 頁(yè)）

三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模導(dǎo)路徑

前面介紹的舉旗評(píng)判和建模探究，對(duì)廢輪胎可持續(xù)資源化循環(huán)利用的研發(fā)工作雖是以往上位工作的缺失，筆者團(tuán)隊(duì)對(duì)此作了補(bǔ)缺的工作，但決定研發(fā)工作是否最后成功，還是要取決于能否拿出符合實(shí)際的技術(shù)方案。

如圖4 所述，走出廢輪胎可持續(xù)資源化循環(huán)利用迷宮的路徑方案是否可行，關(guān)鍵是在工業(yè)化裝置上要能求證E3、E2 和E1、E4 的可行性，以及最后得到產(chǎn)物bx——超細(xì)膠粉母料的應(yīng)用品性是否理想。

經(jīng)筆者課題組在工廠化裝置上試產(chǎn)樣品和將其發(fā)送客戶的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究，最后都獲得預(yù)期的求證：

（一）用普通間歇式靜態(tài)罐或普通連續(xù)式裂解爐，來(lái)實(shí)施熱裂解干餾法的干餾裝備，能處理整胎或/ 和膠塊與纖維、鋼絲混合物，得到高質(zhì)高值的鋼絲和燃料油類產(chǎn)品，即圖4 中所述的E 3 在現(xiàn)有熱裂解裝置上是能實(shí)現(xiàn)的；

（二）常溫精細(xì)膠粉法的細(xì)碎裝備能處理彈性體與剛性體的混和物料，并能在處理后得到85% 以上過(guò)100 目篩的彈性體與剛性體粉末的混和物料，即圖4 中所述的E2 在常溫精細(xì)膠粉法的細(xì)碎裝置上是能實(shí)現(xiàn)的；

（三）熱脫硫再生膠法的裝備，能將軟化劑與膠粉（20～100 目范圍）之比高于80/100 的混合物僅經(jīng)70～100℃的密閉攪拌過(guò)程處理、即可獲得軟化劑與硫化膠的牛油狀混合物，且此過(guò)程和產(chǎn)物皆能實(shí)現(xiàn)無(wú)污染，即圖4 中所述的E1 在熱脫硫再生膠法的裝置上是能實(shí)現(xiàn)的；

（四）用現(xiàn)實(shí)的粉體混合機(jī)械能在常溫下大劑量快速處理過(guò)100 目篩的彈性體、剛性體粉末的混和物料與牛油狀混合物的復(fù)混處理，即圖4 中所述的E4 在粉體混合機(jī)械裝置上是能實(shí)現(xiàn)的；

圖4 廢輪胎可持續(xù)資源化循環(huán)利用路徑方案圖

（五）用筆者課題組所研發(fā)的超細(xì)膠粉母料1 噸，發(fā)送由上海橡膠工業(yè)同業(yè)公會(huì)所推薦近10 家橡膠制品企業(yè)作進(jìn)一步的配方應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，最后從上海裕浩輪胎有限公司、上海西郊橡膠制品廠、上?？灯G橡膠制品有限公司等數(shù)家試用企業(yè)反饋的測(cè)試報(bào)告匯總，確認(rèn)超細(xì)膠粉母料至少具有如下11 項(xiàng)具體特性（具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)省略）：

（1）粒度細(xì)細(xì)于100 目且經(jīng)塑化處理，用其摻入膠料，在模壓硫化膠料的刀切斷面中看不到明顯的膠粉顆粒；

（2）比重小約為1.17～1.3（遠(yuǎn)小于普通炭黑的1.8）；

（3）含膠多大于等于40%；

（4）復(fù)原佳能保留原廢輪胎中硫化橡膠拉伸強(qiáng)度的2/3 左右（拉伸強(qiáng)度一般在12MPa 以上），并能保留膠粉所攜原輪胎料中的多種助劑的原物性；

（5）磨耗低超細(xì)膠粉母料樣品在加入量不多于60 份時(shí)，其混合硫化膠的磨耗不會(huì)高于被加入的背景膠料；在加入量等于20～30 份時(shí)，其混合硫化膠的磨耗會(huì)有一明顯遠(yuǎn)低于背景膠料的磨耗下降[ 如：57～45(mm3/40m)]；硫化溫度從155℃～180℃范圍內(nèi)，不會(huì)引起磨耗曲線的增量變化，當(dāng)超細(xì)膠粉母料被大劑量加入時(shí)，如30～240 份范圍，其磨耗曲線僅呈平坦緩慢的上升直線[ 如：上升斜率為0.235(mm3/40m)/ 份（超細(xì)膠粉母料）]；

（6）分散快入輥即能成團(tuán)，混煉方便，有助于降低混煉能耗；

（7）功能廣能改進(jìn)硫化膠料的某些物理性能，如改善其硬度，定伸應(yīng)力，疲勞生熱等指標(biāo)；在橡膠制品硫化過(guò)程中比普通精細(xì)膠粉具有更強(qiáng)的消汽效應(yīng)，能使產(chǎn)品合格率上升；能減少或省略塑煉工序（因其中含有嚼解劑組份）；具有良好的壓出性；

（8）環(huán)保好超細(xì)膠粉母料所用的配合劑中不含煤焦油、松焦油、芳烴油、妥而油等有臭有毒物料，即使是在180℃左右的硫化溫度下，被摻加的膠料也沒(méi)有發(fā)出傳統(tǒng)再生橡膠的特征性惡臭煙霧，被摻加的膠料與未加的對(duì)比膠料在熱硫化出模時(shí)無(wú)明顯的氣味差異、無(wú)發(fā)煙現(xiàn)象，故符合環(huán)保清潔產(chǎn)品的要求；

（9）摻量大橡膠制品配方中超細(xì)膠粉母料摻入量大，在24～8Mpa 拉伸強(qiáng)度的高、中檔制品膠料配方中，通常至少可摻入15 份（如在預(yù)硫化胎面膠）至400 份（如在皮鞋底膠料），這已是常規(guī)再生膠或/ 和精細(xì)膠粉在同類制品中3 至6 倍的加入量，由此引發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈綠色循環(huán)利用效益是顛覆性的；

（10）配合易加工中不摻入碳酸鈣、陶土等體質(zhì)填料，既能方便地配入不用碳酸鈣、陶土等體質(zhì)填料的高檔膠料，也能與摻入碳酸鈣、陶土等體質(zhì)填料的中檔膠料配方相銜接；

（11）性價(jià)優(yōu)超細(xì)膠粉母料，至少能以1.17 至1.3比重和9 至14MPa 的扯斷強(qiáng)度等優(yōu)異指標(biāo)，等重量或等體積地替代以大于等于1.4 比重和8 至12MPa 扯斷強(qiáng)度的新通用型橡膠、炭黑、氧化鋅、體質(zhì)填料等新原料的集合，來(lái)配方生產(chǎn)各種通用型橡膠制品，使受超細(xì)膠粉母料摻配的通用型橡膠制品的性/ 價(jià)或性/ 本本比得以優(yōu)化。

以在2014年7月中國(guó)市場(chǎng)相關(guān)原料市場(chǎng)價(jià)為例，新天然橡膠（1.6萬(wàn)RMB/噸）、丁苯橡膠（1.3萬(wàn)RMB/噸）、順丁橡膠（1.25萬(wàn)RMB/ 噸）、普通有臭大于8MPa 的廢輪胎再生膠（0.45萬(wàn)RMB/ 噸），超細(xì)膠粉母料價(jià)格即使是在遠(yuǎn)高于普通有臭廢輪胎再生膠價(jià)的0.75萬(wàn)元/ 噸出售，按等體積、等物性原則進(jìn)行比較價(jià)格，仍較新料配方價(jià)要低約10%，產(chǎn)品在中高檔通用型橡膠制品客戶群中仍有需方；其價(jià)格已屬高值類的綠色二次橡膠原料產(chǎn)品，從使用和制造角度看，超細(xì)膠粉母料的性/ 件或性/ 本比都具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

最后，所有源于用上位理論導(dǎo)出的結(jié)果，都得到了滿意的求證。如上成果，本研發(fā)團(tuán)隊(duì)以“用全額綠色高值節(jié)能化四項(xiàng)全扣合式組合法將廢輪胎制成超細(xì)膠粉母料新技術(shù)”為題，作成果申報(bào)。

2014年11月28日，中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)組織由中國(guó)輪胎循環(huán)利用協(xié)會(huì)的朱軍會(huì)長(zhǎng)帶領(lǐng)的專家組來(lái)江蘇江陰華西，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看和評(píng)審，順利通過(guò)對(duì)本成果的鑒定（此為省部級(jí)的國(guó)家鑒定，證書號(hào)：中物聯(lián)科鑒字[2014]第13 號(hào)），所獲鑒定的最后評(píng)語(yǔ)是：國(guó)際先進(jìn)。

四、對(duì)路徑模型應(yīng)用的舉一反三

首先，路徑模型所示的A 至B 的互相間無(wú)傳質(zhì)往來(lái)的傳統(tǒng)路徑Ci，它們同處橡膠產(chǎn)業(yè)大環(huán)鏈上的靜脈回流鏈段，在現(xiàn)時(shí)的熱脫硫再生膠法C1（再生膠）、常溫精細(xì)膠粉法C2（膠粉）、熱裂解干餾法C3（裂解）的傳統(tǒng)路徑上，對(duì)廢輪胎原料呈爭(zhēng)搶的對(duì)立競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)；而此成果證明，同處廢輪胎利用靜脈鏈上的各路徑C1、C2、C3，可發(fā)生C1 至3 鏈間的比例化耦合協(xié)同聯(lián)動(dòng)，而由此組合出的新路徑Cx，產(chǎn)業(yè)化后有望形成C1、C2、C3 之間按比例有效益地啃吃廢輪胎的互利協(xié)同狀態(tài)；

其次，單從路徑模型上看，廢輪胎的可持續(xù)資源化循環(huán)迷宮的出口之解應(yīng)有無(wú)數(shù)種，至少不會(huì)僅有開(kāi)發(fā)超細(xì)膠粉母料等產(chǎn)品集合的這一種解；超細(xì)膠粉母料產(chǎn)品集合還僅是偏重于【廢輪胎源硫化膠粉物料的】常溫細(xì)碎路徑開(kāi)發(fā)的一種出口之解，若僅從對(duì)稱原理猜想，一定還可由偏重于【（是或/ 和非）廢輪胎源硫化膠粉物料的】高溫處理路徑，也能開(kāi)發(fā)出的某種出口之解；或還可由偏重于【（是或/ 和非）廢輪胎源物料的】熱裂解處理路徑開(kāi)發(fā)的某種出口之解等。

圖5 傳統(tǒng)橡塑產(chǎn)業(yè)鏈中加入鏈節(jié)間和諧銜接新關(guān)系的路徑路線圖

在路徑模型的擴(kuò)展應(yīng)用上，如將前述路徑模型中的A 換成現(xiàn)時(shí)橡膠乃至整個(gè)橡塑產(chǎn)業(yè)鏈中的某個(gè)物料X 作起始點(diǎn)，將現(xiàn)時(shí)由前述某個(gè)物料X 的下游產(chǎn)品定義為路徑模型這中的B，再按筆者在二-（二）-2 所介紹的方法類推操作，最后獲得了在《傳統(tǒng)橡塑產(chǎn)業(yè)鏈中加入鏈節(jié)間和諧銜接新關(guān)系的路徑路線圖》（圖5 所示），項(xiàng)目組曾將此圖中的橡膠產(chǎn)業(yè)鏈部分的成果“橡膠產(chǎn)業(yè)鏈和諧鏈接新技術(shù)”在上海參加了2010年12月23日的第二屆上海發(fā)明創(chuàng)新大賽，獲上海發(fā)明創(chuàng)新二等獎(jiǎng)。

如圖5 所示，其中的虛線就是新設(shè)的過(guò)程，所新創(chuàng)的過(guò)程都已獲中國(guó)專利的保護(hù)。

圖5 中所示的紅線為產(chǎn)業(yè)的動(dòng)脈鏈，黑線為產(chǎn)業(yè)的靜脈鏈，虛線為本技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的節(jié)點(diǎn)間的傳質(zhì)新通道。

在圖5 中超細(xì)膠粉母料僅是研發(fā)體系中已成熟而露出水面成果的冰山一角，從圖5 中的粗箭頭標(biāo)注可知，超細(xì)膠粉母料僅是隸屬于橡塑綠色二次原料產(chǎn)品——膠粉母料中的一種，按膠粉母料的上位定義：“廢橡膠或/ 和塑料：粉末輔料：環(huán)?；浕瘎钡闹亓勘仍凇?00:20～1500:8～150”范圍的不定量組合物；膠粉母料又衍生出另三個(gè)表兄弟系列：

高溫法獲得的廢橡膠塑化膠粉母料，常溫細(xì)碎法獲得的熱塑性彈性體膠粉母料，常溫細(xì)碎法獲得的含塑料粉母料；如圖5 中所示，屬于膠粉母料定義下的這些橡塑綠色二次原料產(chǎn)品，都與動(dòng)脈鏈間建立了傳質(zhì)聯(lián)系（如圖5中的紅虛線所示）。

概括地講，從超細(xì)膠粉母料的擴(kuò)展性開(kāi)發(fā)研究又獲得了諸多專利技術(shù)，這些后續(xù)技術(shù)的集成實(shí)施，將會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈形又成新的撬動(dòng)作用，這些所述的作用至少在于：“創(chuàng)新橡塑綠色高值再生，拓展雜多再生資源領(lǐng)域，打通余能副產(chǎn)利用斷路，盡數(shù)利用低彈粘性物態(tài)，支持園區(qū)實(shí)施綠色產(chǎn)鏈”的和諧化作用。

五、由模型所導(dǎo)出技術(shù)發(fā)明的現(xiàn)實(shí)意義

由路徑模型所導(dǎo)出的對(duì)廢輪胎的組合法資源循環(huán)利用方式，率先于國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)了廢輪胎（廢橡膠）的資源綠色可持續(xù)循環(huán)利用，解決了國(guó)際橡膠業(yè)界多年的技術(shù)難題，能有效處理每年大量生成的廢輪胎，具有成為我國(guó)廢輪胎資源循環(huán)利用的主導(dǎo)、主流技術(shù)潛質(zhì)。