废旧轮胎的回收

废旧轮胎的回收利用何兴帮材料学院高分子化学与物理1前言随着中国汽车工业的高速发展，对轮胎等橡胶制品的需求量也日益增多。中国国家统计局发布的数据表明，2019年中国轮胎产量为5.5649亿条，同比增长23%；同期中国合成橡胶产量为222万t。废旧轮胎具有很强的抗热、抗机械性，很难降解，几十年都不会自然消失。长期露天堆放，不仅占用大量土地,而且极易滋生蚊虫传播疾病，引发火灾，被人们称为“黑色污染”。如何利用废旧橡胶制品和废旧轮胎，是搞好资源综合利用的重要课题。2废旧轮胎的回收利用目前处理废旧轮胎的一般方法（1）轮胎翻修与重复使用（2）制成胶粉和再生胶（3）热解提取燃料气、油和炭黑等产品（4）直接作为燃料提供能源（5）掩埋和生物降解2.1轮胎翻修与重复使用轮胎翻修主要包括轮胎翻新和轮胎修补。轮胎翻新主要有：顶翻、肩翻、全翻。轮胎修补主要有：补疤、补钉眼、补洞和内补垫。发达国家的公路路面质量很高，轮胎翻修以轮胎翻新为主，胎源多为子午线轮胎。翻新方法分为：1、热翻法，又称模型硫化。2、冷翻法，又称预硫化翻胎法。热翻法将未硫化的胎面胶按照工艺尺寸粘合在经过打磨处理的胎体上，送入硫化罐，在高温高压下硫化，每次生产出一个成品。热翻法的最大缺点是容易导致过硫现象，降低了翻新轮胎的质量。冷翻法把已经硫化成型的带有花纹的胎面胶粘合到经过打磨处理的胎体上，装上充气内胎和包封套，送入大型硫化罐，在较低温度和压力下硫化，一次生产出多条翻新轮胎。2.2制成胶粉橡胶是具有高弹性和高储能性的高分子材料，常温下稍带塑性，受较小外力可产生很大形变，除去外力可恢复；在-70℃时丧失弹性变成脆性物质，扯断伸长率很小，故一般认为橡胶在深冷条件下易于粉碎。橡胶的粉碎大致分为化学法、低温粉碎法和常温粉碎法。由于化学法生产成本高，很难形成大规模生产，所以人们主要探索发展了低温粉碎法和常温粉碎法。冷冻粉碎法冷冻粉碎法以块状、粒状生胶、废旧橡胶制品、废旧轮胎等固态胶为原料，通过冷却介质将其冷却到玻璃化温度以下，进行机械粉碎。国外通常利用液氮作为冷却介质冷冻橡胶，之后用齿盘式或锤磨式粉碎机进行粉碎。为了防止粉碎后的胶粉恢复常温后粘连团聚，还需要加入硅油、炭黑、白炭黑等作为隔离剂，或者将粉末橡胶浸渍在隔离剂的水分散液中，之后干燥脱水，以保证粉末橡胶的流动性。冷冻胶粉流程示意图冷冻法的优缺点冷冻粉碎法可以制得粒径较小的胶粒，因此应用广泛。但是冷冻法也存在以下缺点：制冷成本高，能耗大。利用液氮冷却，每生产110kg胶粉需耗用110～115kg液氮。如果采用空气膨胀制冷法，需要大量制冷设备，一次性投入大。胶粉粒径越小，价格越高。常温粉碎法常温粉碎方法一般采用剪切撕裂、摩擦、高速加载等方式的粉碎机,并辅以循环冷却,胶粒不需冷冻,直接送入粉碎机粉碎。常温粉碎法可分为干法和湿法。干法粉碎根据其粉碎方式和设备的不同可分为辊筒式、旋盘式、挤出式、高压柱塞式等；湿法粉碎是物料在溶剂或溶液中进行粉碎的方法。湿法粉碎和干法粉碎相比，前者制得的胶粉粒径小，一般在200目以上，受热降解少，胶粉性能优于干法粉碎。常温粉碎法制粉末橡胶流程示意图常温粉碎法的优缺点常温粉碎法制得的胶粉料度较粗，0.25mm以下的细粉较少，粗胶粉不利于废胶粉的应用，但其技术经济指标优于低温粉碎法。胶粉的应用1、用于橡胶、塑料制品2、用作铺路材料3、改性混凝土及水泥4、其它应用2.3制成再生胶废旧橡胶的再生，就是借助化学助剂或其他能量打断橡胶结构中的C—S键和S—S键而不破坏C—C键，从而有选择地破坏橡胶的三维网络结构而不引起大分子链断裂，生成在热塑状态下具有流动性的再生胶。目前广泛采用再生胶的生产方法有油法、水油法及高温高压动态脱硫法，但这些方法都存在生产流程长、能源消耗大、环境污染严重等缺点。2.4热解废旧轮胎废旧轮胎经粉碎分离出废旧钢丝后得到废橡胶颗粒，废橡胶颗粒在一定的温度、压力和催化剂作用下，发生催化裂解反应，使分子量为80~150万的高分子橡胶烃断键，裂变成小分子的C—H结构化合物，重新形成C1~C4的气态烃混合物及C5以上石油类液态烃混合物，橡胶硫化时添加的炭黑又重新游离析出得到炭黑产品。热解工艺热解法的优缺点废轮胎热解技术有着独特的优势(如可制得便于运输的油品、碳黑)，但由于轮胎在制造过程中含有大量的添加剂(如抗氧剂、硫化剂等)，这不仅使热解过程中对环境有一定的污染(如硫化氢产生)，而且使热解油品硫含量偏高，热解碳黑灰份含量偏高，以致于妨碍了它们的广泛应用。2.5其他与煤比较，废旧轮胎具有更高的热值，因而被认为是一种有吸引力的潜在燃料，作为燃料处理利用无疑是有前途的洁净工艺方法。原形改制是通过捆绑、裁剪、冲切等方式，将废旧轮胎改造成有利用价值的物品。最常见的是用作码头和船舶的护舷、沉入海底充当人工渔礁、用作航标灯的漂浮灯塔等。3结语由于能源和资源的有限性，各国都很重视对废旧轮胎的处理工作。我国已经将废旧轮胎的循环利用列为重点发展领域，并从制定法律法规、给予税收优惠、提供贴息贷款等多方面全力支持废旧轮胎的循环利用。Thankyouforyourattention!