废旧轮胎综合处置技术的现状与发展方向

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中国轮胎资源综合利用CTRA 2022年 第 9 期
摘 要:随着我国社会经济的快速发展,汽车保有量快速增长,产生的废旧轮胎量也急剧增加。根据商务部统计数据显示,2018年及2019年全国回收和利用废旧轮胎分别为680万吨、655万吨,回收量不及一半。目前,处理废旧轮胎的主要方式:露天堆积或填埋、燃烧焚化回收热量、轮胎翻新、再生橡胶、橡胶粉及热裂解等,本文针对几种处置方式进行分析并对未来发展提出展望。
关键词:废旧轮胎;回收利用;热裂解
废旧轮胎综合处置技术的现状与发展方向
唐 武 金小华
废旧轮胎是恶化自然环境、破坏植被生长、影响人类健康、危及生态环境的“黑污染”,是难熔性的高分子弹性体,高韧性,具有非常强的抗热,抗生物,抗机械性,并且很难降解,大量废旧轮胎无序堆放造成了严重的水源污染、土壤污染,并极易发生严重的火灾[1]。随着汽车工业的快速发展,废旧轮胎的
激光熔覆头不当处理带来的各种社会、环境问题更为突出。20世纪八九十年代,废旧轮胎的综合利用开始起步,目前西方发达国家基本实现了废旧轮胎的良性综合回收利用。我国起步较晚,回收利用水平仍然较低,它的回收处理是一个必须面对的环保问题,对废旧轮胎再生利用寻新的出路也迫在眉睫。
1 废旧轮胎回收利用现状
废旧轮胎,是指被替换或淘汰下来已失去作为轮胎使用价值的轮胎,以及工厂产生的报废轮胎。“废”“旧”两者亦有区别,旧轮胎指胎体完好,
经过翻新还可使用的轮胎,废轮胎指无法再翻新使用的轮胎。废旧轮胎作为一种可再生资源其产品和延伸制品可以广泛应用于橡胶、化工、交通和城建等国民经济重要产业。目前,国内外废旧轮胎资源综合利用大致有以下几种途径:
(1)原形改造:通过捆绑、剪裁、冲切等方式,将废旧轮胎改造为港口码头及船舶的护舷、防波护堤坝、漂浮灯塔、公路交通墙屏、路标以及海水养殖渔礁等。该方法处理的废旧轮胎量很小,仅占废旧轮胎量的1%。
(2)翻新旧轮胎:指轮胎经局部修补、加工、重新贴覆胎面胶、硫化,恢复其使用价值。汽车轮胎在使用过程中最普遍的破坏方式是胎面的破损,因此轮胎翻新是利用旧轮胎的主要方式。一条轮胎在良好的条件下使用和保养,可以进行2-3次翻新,每次翻新相当于新胎寿命的60%-70%,材料消耗仅
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中国轮胎资源综合利用CTRA 2022年 第 9 期为新胎的30%-50%,价格只有新胎的20%-50%。轮胎翻
新不仅延长了汽车轮胎使用寿命、促进了旧轮胎的减量化,而且减少环境污染,是循环经济的重
要产业。
(3)生产再生橡胶:将废轮胎碾磨成橡胶颗粒,加水和其他化学物质,在加压、加温条件下使其“反硬化”,再通过机械挤压恢复原始状态。再生胶生产存在着利润低、劳动强度大、生产流程长、能源消耗大、环境污染严重等缺点,因此发达国家早已逐年削减再生胶产量,有计划地关闭再生胶厂。目前再生胶生产仍是我国废轮胎回收利用的主要途径,年产量超过100多万吨。
(4)生产硫化橡胶粉:将废轮胎碾磨成分散度良好的橡胶颗粒,其中金属、纺织物已去除,性质轻且干燥,具有很好的表面积。
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与传统的再生胶相比,
胶粉生产没有二次污染,废轮胎利用率100%,可以延伸成高附加值且能够循环使用的新型产品,是发展循环经济的利用途径。
(5)轮胎衍生燃料:轮胎衍生燃料(TDF)是一种由破碎除铁后的废轮胎、煤等混合的燃料,用于水泥厂、发电厂或造纸厂中燃烧提供热量。与传统的煤炭燃料相比,TDF 的热值(32MJ/kg)更高,其燃烧残渣中重金属更少,NOx 排放浓度更低。TDF 成为解决废旧轮胎无序处置堆放填埋的有效解决方
法,在美国的应用较多。
(6)热裂解:废轮胎经高温裂解可提取具有高热值的燃气、富含芳烃的油、炭黑及钢丝等,但是该方法存在技术门槛高、成本高,易造成二次污染,需要进一步完善技术和生产工艺。国外的废轮胎的应用案例较多,国内近年也逐步兴起[2]。
2 废轮胎回收行业政策分析
制作简单机械2010年以来,我国发布大量废旧轮胎处理相关文件,国内废旧轮胎规范化处理监管趋严,废旧轮胎处理法律框架逐步完善。2020年《废旧轮胎综合利用行业规范条件》,将热裂解列为废轮胎综合利用的主要方式,鼓励使用连续化裂解设备,行业规范政策背书,废轮胎热裂解市场规模有望提升。
废旧轮胎的回收利用是解决“黑污染”的唯一途径,而政策是推动废旧轮胎回收利用行业有序发展的重要支撑。我国目前相关的法律法规、政策制度还不够完善,阻碍了行业发展。政府应尽快制订或完善废物回收的法规政策,促进我国废旧轮胎的回收利用[3]。
3 各种处理方式的优势与劣势(见表2)
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47铝方通吊顶工艺
中国轮胎资源综合利用CTRA 2022年 第 9 期
表1 行业政策汇总
时间
部门
文件
主要内容
2010.9
雨生红球藻养殖
工信部
轮胎产业政策
从事旧轮胎翻新和废轮胎再利用的企业必须采用满足环境保护要求、符合节能
减排要求的清洁生产技术和工艺装备,杜绝二次污染。严禁利用废轮胎土法炼油,依法取缔已建设的用废轮胎土法炼油装置。
2016.12
工信部、商务部、科技部
《关于加快推进再生资源产业发展的指导意见》
文件把“热裂解生产技术与装备”列入重点领域。研发和推广高效、低耗废轮
胎橡胶粉、新型环保再生橡胶及执裂解生产技术与装备,实现废轮胎的环保达
标利用把废轮胎热裂解生产技术与装备列入重点领域,废轮胎循环利用的基本
原则是资源七为主、无害化兜底,在确保环境安全的前提下,从固体废物获取
再生资源
2016.12
发改委
《产业结构调整指导目录》文件提出“废旧木材、废旧电气电子产品、废旧印刷电路板、废旧电池、废旧船舶、
废旧农机、废塑料、废橡胶、废弃油脂等再生资源循环利用技术与设备开发”
为鼓励类行业
2017.1国务院《生产者延伸责任制推行方案》
方案提出探索整合汽车生产、交易、维修、保险、报废等环节基础信息,逐步建立全国统一的汽车全生命周期信息管理体系,加强报废汽车产品回收利用管理
2018.9
发改委
《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》鼓励发展“油泥回转式连续低温热解装备”、“废旧轮胎分解制油和炭黑装置”、“垃圾热解气化处理装备”
2020.5
工信部
《废旧轮胎综合利用行业规范条件(2020年本)》废旧轮胎综合利用的主要方式是旧轮胎翻新,废旧
木材炭化炉轮胎生产再生橡胶、橡胶粉、
热裂解。鼓励企业优先采用政府部门发布的《国家工业资源综合利用先进适用技术装备目录》所列的技术装备,热裂解应采用连续自动化生产装备。规范还
规定了废旧轮胎综合利用的技术、装备、工艺,以及耗能指标。
2021.2
国务院
《国务院关于加快建立
健全绿低碳循环发展经济体系的指导意见》
加快构建废旧物资循环利用体系,加强废纸、废塑料、废旧轮胎、废金属、废玻璃等再生资源回收利用,提升资源产出率和回收利用率
表2 各种处理方式的比较
处理方法优势劣势原形改造方法简单
处理量小
轮胎翻新可多次翻新、消耗材料少、成本低、寿命延长我国企业规模小,产值不高、翻新轮胎质量存疑;可用于翻新的旧轮胎数量有限、翻新率低再生橡胶我国产量高,可一定程度上缓解橡胶资源供需矛盾工艺流程复杂、生产能耗大、污染风险高硫化橡胶粉
生产工艺简单、环境风险低,橡胶粉性能优异
生产能耗较大,应用领域有限,经济性稍差
轮胎衍生燃料
废轮胎热值高,可一定程度上代替化石燃料,发达国家广泛应用于水泥窑、发电厂、造纸厂
燃烧过程存在排放污染物问题,前期投资费用高,灰分难处理,发展中国家应用少,无法解决我国橡胶资源短缺问题
热裂解
可得到高值热裂解产品、收益高,百分之百减量化,资源化、无害化
技术复杂,入门条件较高,部分热裂解技术装备的推广和应用还有待改进
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