废旧橡胶的处理与资源化

废旧橡胶的处理与资源化学校：南京农业大学班级：资环院环工91班学号：13309127姓名：桂代河日常生活中的橡胶制品•天然橡胶（NR）•丁苯橡胶（SBR）•顺丁橡胶（BR）•异戊橡胶（IR）•氯丁橡胶（CR）•丁基橡胶（IIR）•丁晴橡胶（NBR）•氢化丁晴橡胶（HNBR）•乙丙橡胶（EPM\\EPDM）•硅橡胶（Q）•氟橡胶（FPM）•聚氨酯橡胶（AU\\EU）•丙烯酸酯橡胶（ACM\\AEM）•氯磺化聚乙烯橡胶（CSM）•氯醚橡胶（CO\\ECO）•氯化聚乙烯橡胶（CM或CPE）前言废橡胶是仅次于废塑料的一种高分子污染物.废橡胶制品主要来源于废旧轮胎,胶管,胶带,胶鞋,垫板等工业杂品.由于橡胶制品难以降解,已经成为名副其实的”黑色污染”.而随着汽车工业的发展,轮胎制品的需求不断扩大,废旧轮胎的数量呈现出快速增长的趋势.于是,废旧轮胎落户市场垃圾的行业,并迅速占据了”黑色污染”的空间.废旧轮胎的回收和利用对于解决目前大量废旧轮胎的堆积和污染等问题,无论从经济价值还是在环境保护,资源回收都是值得重视和高值化应用.在国际上已经成功从微观动力学尺寸,小型批量实验室规模以及中型实验室规模对于废轮胎的热解技术的研究工作中取得重大进展,在热解技术已经逐步取得了工业化的进步,其工艺流程得到应用.大量废旧橡胶制品的现状橡胶制品的废旧回收资源化•废旧橡胶制品既是一种再生资源,同时也是一种垃圾,处理好了是可再生资源,处理不好则变为有毒,有害的垃圾.•废旧轮胎回收利用是一项循环经济工程.从循环经济和废旧垃圾的处理,使之成为变废为宝的良性循环,是目前相关科研和废旧回收行业急需解决的问题和课题!橡胶制品的性能结构科技化橡胶制品的性能要求越来越高,特别体现在轮胎制品上,随着路面设施的提高,对于车速,刹车系统等的要求更加苛刻.那么加强橡胶制品的性能结构将必然成为未来橡胶行业发展的一个新起点.轮胎制品的原材料的变化正拉开橡胶行业技术革新的号角.轮胎用主要原材料的变化趋势(一)原材料总耗量子午胎子午胎占,%天然胶73.715.921.6合成胶51.311.522.4橡胶小计12527.421.9合成胶比例41.042.0-尼龙帘线18.40.080.4钢丝帘线6.26.2100聚酯帘线1.41.4100胎圈钢丝12.02.722.5原材料总耗量子午胎子午胎占,%天然胶92.534.336.7合成胶62.521.234.5橡胶小计15555.535.8合成胶比例40.338.2-尼龙帘线16.70.120.7钢丝帘线15.215.2100聚酯帘线2.62.6100胎圈钢丝14.46.142.42000年2005年备注:本资料来自中华商务网图表单位:万吨轮胎用主要原材料的变化趋势(二)原材料总耗量子午胎子午胎占,%天然胶10454.551.4合成胶74.732.044.0橡胶小计178.786.548.4合成胶比例41.837.0-尼龙帘线15.80.241.5钢丝帘线24.024.0100聚酯帘线4.34.0100胎圈钢丝17.39.655.5原材料总耗量子午胎子午胎占,%天然胶132.588.365.2合成胶98.848.654.7橡胶小计224.3136.961.0合成胶比例40.935.5-尼龙帘线13.80.352.5钢丝帘线40.040.0100聚酯帘线5.75.7100胎圈钢丝21.815.470.62010年2015年轮胎用主要原材料的变化趋势分析由上图表可知•轮胎制品对于橡胶的要求越来越高•天然胶和合成胶在子午胶所需量大幅度增加,合成胶比例变化不大•钢丝帘线和胎圈钢丝将成为轮胎制品中主要辅助成分•未来轮胎制品的原材料的变化必将现有轮胎推向淘汰的边缘,势必废旧轮胎处理成为新的工艺原料.F1的斗争体现的却是轮胎技术含量的斗争橡胶制品的主要运用领域橡胶种类主要用途天然橡胶轮胎、胶管、胶带及各种工业橡胶制品三元乙丙橡胶轮胎的浅色胎侧、耐热运输带、电缆、电线、防腐衬里、密封垫圈、建筑防水片材、门窗密封条、家用电器配件、塑料改性丁苯橡胶70%用于轮胎业丁腈橡胶主要耐油制品，阻燃制品,结构胶粘剂顺丁橡胶轮胎、抗冲击改性、耐寒制品、缓冲材料、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品硅橡胶航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业氯丁橡胶运输皮带和传动带，电线、电缆的包皮材料，制造耐油胶管、垫圈以及耐化学腐蚀的设备衬里乙丙橡胶轮胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部件，还可以作电线、电缆包皮及高压、超高压绝缘材料。还可制造及鞋、卫生用品等浅色制品丁基橡胶制造各种车辆内胎，用于制造电线和电缆包皮、耐热传送带、蒸汽胶管等日常生活中常见的橡胶制品Tyre轮胎Velcro胶管adhesivetape胶带胶鞋废旧橡胶的处理工艺技术废旧轮胎是废旧橡胶产品中数量最大,处理工艺技术最为复杂的产品.在切除胎圈,分离骨架材料(钢丝和纤维材料)后,所有橡胶产品废胶粉碎的工艺技术均相同.废旧轮胎的处理工艺技术典型废旧轮胎的化学成分组分%完整轮胎粉碎后轮胎组分%完整轮胎粉碎后轮胎碳74.5077.60硫1.502.00氢6.0010.40氮0.500.50氧3.000.00氯1.001.00废旧轮胎加工工艺流程图制成橡胶管道等作水泥石灰窑燃料称重分类裂解割胎圈翻新出售切块粉碎成胶粉废旧轮胎加工出路废旧轮胎胎体完好胎体毁坏无翻新价值作为翻新胎胎源翻新后使用裂解回收橡胶烃和水泥石灰窑洞燃料切块粉碎制成胶粉废旧轮胎胶粉的制备胶粉的定义胶粉:是通过机械粉碎废旧橡胶而得到的一种粉末状物质.胶粉的分类按照所用废旧橡胶的种类,胶粉分为:轮胎胶粉胶鞋胶粉制品胶粉废旧轮胎胶粉的制备方法制备胶粉的四种方法:(一)常温粉碎法(二)低温粉碎法(三)酸碱法(四)化学法废旧轮胎胶粉的制备方法比较制备胶粉方法方法特点优点缺点常温粉碎法通过机械力对废胶块进行挤压,切割设备简单,处理量大制备的胶粉粒子较粗,获得较细粉难度大低温粉碎法将废胶块冷冻到橡胶的玻璃化温度以下,再经过粉碎工艺先进,无污染,精细胶粉产率高能耗大,成本高酸碱法用强碱处理胶块,使之碎解工艺简单,可控制度高消耗大量酸碱,产生大量废水化学法化学溶剂处理胶块,使之变脆处理量大,消耗大量的化学溶剂和电能,造成污染胶粉的生产•胶粉生产常采用冷冻粉碎工艺和常温粉碎工艺.•冷冻粉碎工艺包括低温冷冻粉碎工艺,低温和常温并用粉碎工艺.•粉碎工艺包括预加工,初步粉碎,分级处理和改性四个阶段.胶粉的活化改性胶粉的活化改性改性目的:提高胶粉的配合性能,对表面进行活化改性处理.改性方法:(1)表面接枝法,(2)互穿网络法,(3)降解再生法,(4)低聚物处理法,(5)饱和量促进剂法.常见的化学改性剂•硫化剂•邻苯二甲酸酐•二辛基钛酸酯•亚硝基苯胺•苯肼•氯化亚铁•甲基酚醛树脂及过氧化物等胶粉的活性改性胶粉的活化改性机理胶粉活化机理:胶粉粒子表面吸附配合剂与生胶配合胶粉表面吸附特定的有机单体和引发剂后在氮气加热反应形成互穿聚合物网络与生胶配合胶粉表面进行化学处理后付出官能团与生胶结合粗胶粉表面喷淋聚合物单体后经机械粉碎产生自由基与单体接枝反应胶粉的分类和应用胶粉的分类按照所用橡胶来源不同分：轮胎胶粉、胶鞋胶粉、杂品胶粉；按照生产工艺不同分：常温法胶粉、冷冻法胶粉；按照胶粉粒度大小分：粗胶粉、细胶粉、精细胶粉和超细胶粉；按照是否经过改性分：普通胶粉、活化胶粉等胶粉按粒度分类类别粒度/μm(目)制造设备类别粒度/μm(目)制造设备粗胶粉1400-500(12-39)粗碎机,回转破碎机微细胶粉300-75(80-200)冷冻破碎装置细胶粉500-300(40-79)细碎机,回转破碎机超微细胶粉50以下(200以上)胶体研磨机胶粉的应用胶粉应用广泛,在国民经济许多行业中应用.胶粉三大应用领域:(一)化工领域(二)建材领域(三)交通领域胶粉在化工领域的应用•精细胶粉不仅可以作再生胶原料,还可以作填充剂用于轮胎,胶管,胶带,胶鞋,电缆,防水卷材和其他橡胶制品.•我国2005年轮胎用胶粉量约6万吨,轮胎中掺用比例约为5到10,自行车车胎掺用量比为15到20,胶管掺用比约为80到90,胶带掺用比为30份,胶鞋可达到35到150份.•用粗胶粉和细胶粉作为制备橡胶砖,橡胶地板,橡胶地毯,运动场塑胶跑道,健身地坪,幼儿园儿童活动场地,学校操场,草坪道路,花园小径等的原料.•在建材中使用胶粉材料,除了提高使用性能,增强舒适性,和美观性外,还起到保护环境的作用.•细胶粉可用作沥青改性剂,与热沥青混合作为铺路材料.可延长公路寿命为1到3倍,降低噪音为50%到70%,提高耐热性和耐寒性,提高安全性.•铁路轨枕采用胶粉,沙子,水泥混合,用模压制成.使之具有重量轻,抗冲击和耐腐蚀的作用.胶粉在纳米材料中的应用前景•纳米科技是迄今三大高科技之一,纳米材料是粉体材料的顶级产品.在橡胶中使用纳米材料的关键技术难点在于如何使之在橡胶中以纳米粒子形态分散,需要大家的努力.•总之,在未来的科技发展中,胶粉在纳米材料中的应用必然成为可能.废旧橡胶制备再生胶•再生胶:废旧橡胶经过粉碎,加热,机械处理等物理化学技术过程,使其弹性状况变成具有塑性和黏性的,能够在硫化的橡胶.•再生胶不是生胶再生胶的定义再生胶比较生胶的特点•成分:橡胶烃,增黏剂,软化剂,活化剂;•特点:高度分散性,相互掺混性;•优点:良好的塑性,收缩性小,流动性好,耐老化性好,硫化速度快,良好的耐热、耐油、耐酸性;•缺点:具有洗水性,耐磨性、耐疲劳性差.再生胶生产工艺•主要生产工艺:油法(直接蒸汽静态法),水油法(蒸煮法),高温动态脱硫法,压出法,化学处理法,微波法等;•我国现有成熟技术工艺:油法,水油法,高温动态脱硫法.再生胶油法生产流程废胶切胶洗胶细碎滤胶捏炼筛选纤维分离拌油脱硫精炼出片成品粗碎油法工艺特点•工艺简单•厂房无特殊要求•建厂投资小•生产成本底•无污水污染•再生效果差•再生胶性能偏低•胶粉粒度要求较低(28之30目)再生胶水油法工艺流程称量配合废胶切胶洗胶细碎粗碎筛选纤维分离捏炼脱硫滤胶精炼出片成品水油法工艺特点•工艺复杂•厂房有特殊要求•生产设备多•建厂投资大•胶粉粒度要求小•生产成本较高•污水排放,具备污水处理系统•再生效益好,再生胶质量高橡胶制品的热解和焚烧•热解:利用外部加热打开化学链,有机物分解成燃料气,富含芳烃的油以及炭黑等有价值的化学产品.橡胶的热解轮胎热解主要成分组成甲烷乙烷乙烯丙烯一氧化碳苯甲苯芳香族化合物比例/%15.132.953.992.503.804.753.628.50注:上表资料由联邦德国汉堡大学研究热解工艺流程废旧橡胶磁选流化区流化除尘器和固体分离静电除尘冷却气液分离油品冷凝破碎剪切螺旋加料机分选出金属流化气流由氮和循环热解气组成除炭黑橡胶的焚烧•轮胎具有很高的燃烧热(2937MJ/kg)•废旧轮胎可以作为水泥窑的燃料，可用于燃烧发电•焚烧具体工艺流程见书P-323结语•全世界每年有数百万吨橡胶产品经过使用后报废,这类工业废弃物已经成为社会公害.•应用粉体技术可以挥手处理这类废弃物,之之成为再生资源,获得再生利用,变废为宝.•对于废旧橡胶的资源化回收和利用,也是减少污染,改善环境,实现可持续发展的重要途径.