廢橡膠回收、再生及應(yīng)用技術(shù)(共8頁)

1、最新廢橡膠材料回收、再生及應(yīng)用技術(shù)綜述一、 廢橡膠回收與再利用的目的和意義可持續(xù)發(fā)展的必然要求：自自年聯(lián)合國制定世紀(jì)議程以來，世界各國都在采取行動促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國共同追求的目標(biāo)。年中共十六屆三中全會提出了“以人為本，全面、協(xié)調(diào)，可持續(xù)發(fā)展”的科學(xué)發(fā)展觀，這標(biāo)志著我國的發(fā)展戰(zhàn)略有了重大調(diào)整，步入了一個全新的發(fā)展階段。近五十多年來，石油化工異軍突起，合成樹脂、合成纖維、合成橡膠等三大合成材料迅猛發(fā)展。同時，也帶來了污染問題。大量廢棄的高分子材料制品散落在社會上，形成“白色污染”、“黑色污染”，極大地污染環(huán)境，侵占有用土地，損害人體健康。廢橡膠的堆積占用土地，污染環(huán)

2、境。廢輪胎堆積在一起還會滋生蚊蟲、細(xì)菌，不但損害居民健康，而且易引起火災(zāi)，燃燒導(dǎo)致的污染使周圍寸草不生，生態(tài)環(huán)境造成極大的危害。要實(shí)現(xiàn)我國在本世紀(jì)中葉人均國民生產(chǎn)總值達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家水平的第三步戰(zhàn)略目標(biāo)，其關(guān)鍵之一是保證“生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)”。從石化資源的供給角度，世界石油資源日益枯竭。  我國是石油消耗大國，“九五”期間已成為石油凈進(jìn)口國。以石油為主要原料的合成橡膠以及主要補(bǔ)強(qiáng)材料炭黑的發(fā)展必然隨著石油的枯竭而受到極大影響。在能源相當(dāng)緊缺的今天，回收利用廢橡膠具有重大的意義。為了可持續(xù)發(fā)展、充分利用資源和保護(hù)環(huán)境，發(fā)達(dá)國家對回收利用廢膠十分重視，較早走上了法制軌道，并建立了一整套符

3、合市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律的回收利用管理辦法。歐盟的芬蘭回收利用率達(dá)；美國年的廢膠回收利用率為，廢輪胎的利用率超過；目前日本廢膠回收利用率接近。中國：一個橡膠應(yīng)用大國，年共消耗生膠萬噸，居世界第一位，輪胎產(chǎn)量超過億條。報廢的輪胎萬條，加上膠管、膠帶、膠鞋到及其他橡膠制品，廢橡膠年產(chǎn)生量近萬噸年。我國是一個橡膠資源短缺的國家，每年耗膠量的左右需要進(jìn)口，年進(jìn)口橡膠約萬噸，短時期不會有根本的改變。根據(jù)各渠道的不精確統(tǒng)計(jì)，我國的廢舊橡膠回收率約。與芬蘭、美國、日本等國家相比，相差很大。生膠消耗量大，但回收率低，故我國的橡膠工業(yè)很處于嚴(yán)重的產(chǎn)出利用回收不平衡的局面。研究廢膠利用的新方法，利用廢膠研制高附加值的橡膠代

4、用品，為創(chuàng)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的和諧社會提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，為了適應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需求，必須依靠科技進(jìn)步，限定時期淘汰舊技術(shù)，開發(fā)新技術(shù)，系列化、規(guī)范化建立廢膠回收的創(chuàng)新技術(shù)平臺。二、 廢橡膠回收、再生及應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展廢橡膠循環(huán)利用方法： 原物及改形利用 直接燃燒，回收熱能 采用高溫裂解技術(shù)，回收小分子化學(xué)品 利用物理和化學(xué)再生技術(shù)，使不溶不熔的交聯(lián)橡膠重新獲得可塑性，成為可再加工利用的彈性體材料。 制造膠粉作為高分子的替代材料，用于橡膠加工業(yè)、建筑行業(yè)、道路交通等。其中具體存在問題及建議：輪胎原形利用和翻新原形利用年，日本、美國的新輪胎與翻新輪胎比率為：，我國翻新率為：。美國原形利用的廢

5、橡膠制品占總量的，我國在該方面的回收率很低，對當(dāng)前廢膠回收利用的影響不大。當(dāng)前翻新不足的問題是： 消費(fèi)觀念守舊，注重新胎而忽視翻胎。由于我國翻新輪胎的質(zhì)量還有待于提高，很多人不認(rèn)同翻新輪胎。 供翻新的胎源少，廢舊輪胎回收渠道不暢。車主缺乏輪胎保養(yǎng)常識，有關(guān)部門對超載超限治理不力，很多輪胎超過磨損極限仍繼續(xù)使用，因此多數(shù)車輛是直到輪胎徹底報廢為止。 翻新技術(shù)不夠先進(jìn)，翻胎壽命不夠高。 沒有輪胎翻新的產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)。輪胎翻新屬于環(huán)保產(chǎn)業(yè)，贏利空間很小。應(yīng)給翻胎行業(yè)一定的補(bǔ)貼并制定相關(guān)的優(yōu)惠政策。而我國在相關(guān)政策上還未與國外接軌。廢橡膠制品原形利用達(dá)到一定次數(shù)后仍然不可避免的存在回收再利用問題，

6、因此，這種方法并不是徹底解決廢橡膠制品回收再利用的有效途徑。建議： 對輪胎產(chǎn)品，提高翻新率，然后針對翻新使用后的輪胎產(chǎn)品再進(jìn)行其他類型的回收和再利用。 針對非輪胎產(chǎn)品，也要考慮翻新的問題，如不能翻新和不能再次翻新，進(jìn)行其他類型的回收和利用； 這樣，可以充分利用橡膠資源。但是一定要開發(fā)下游的再利用技術(shù)。 直接燃燒，回收熱能廢輪胎的熱值很高，重的廢輪胎相當(dāng)于的煙煤，但廢輪胎燃燒不完全放出有毒氣體造成大氣污染，必須配予環(huán)境保護(hù)措施。是一種低值的利用方法。  焚燒：可以解決占有土地的問題，但沒有充分的利用其價值，還會帶來嚴(yán)重的大氣污染！美國、日本、西歐各國的多家水泥廠、發(fā)電廠、造紙

7、廠、鋼鐵廠等采用廢舊輪胎作燃料，據(jù)統(tǒng)計(jì)熱能利用廢胎占廢胎總量約。這種回收方法不能使廢舊橡膠制品在高分子材料循環(huán)領(lǐng)域發(fā)揮效益，而最終也只是單純的消耗了寶貴的不可再生資源。我國尚未見工業(yè)化的報道，如果要建立相關(guān)企業(yè)必須有系統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)工程，投資不小。 高溫裂解，回收小分子化學(xué)品 采用高溫裂解技術(shù)，將廢橡膠裂解成小分子的化學(xué)品，如燃料油、炭黑、同時還可以回收大量的鋼絲等。 存在的問題：國內(nèi)外目前存在的問題是廢膠裂解設(shè)備造價偏高，裂解產(chǎn)物如重油的分離提純工藝難控制，同時獲得的粗炭黑的質(zhì)量差，尚需進(jìn)一步加工改善，故目前的效果也不明顯。 我國也有廠家（如中國浙江麗水市萬寶廢輪胎加工廠、臺北榮積工業(yè)股份有限

8、公司）實(shí)施，但處理量不大。 道路和交通運(yùn)輸?shù)拇罅Χ劝l(fā)展，促使輪胎業(yè)大發(fā)展。高速、安全、高耐磨的高性能輪胎已成為需求的主流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，年世界的輪胎生產(chǎn)量已達(dá)億條，每年還在以幾億條的速度在增長。 廢橡膠生產(chǎn)再生膠 利用廢膠生產(chǎn)再生膠是傳統(tǒng)的廢膠回收再利用方法。再生橡膠現(xiàn)狀： 年我國再生膠產(chǎn)量為萬噸，每年可為國家創(chuàng)造億的產(chǎn)值。再生膠一直是橡膠工業(yè)的重要原材料，原理上講將網(wǎng)絡(luò)狀的橡膠大分子解離為線性大分子，重新作為橡膠材料來使用是非常理想的回收再利用的方式，有多方面的優(yōu)勢。 我國目前用的方法主要是油法和高溫動態(tài)脫硫技術(shù)，但仍有一定的污染性。由于再生膠的可塑化成形性和價格低廉等特點(diǎn)，短時間仍然無法被完全替

9、代，市場的需求仍比較大。研究新型的無污染的再生技術(shù)是使再生膠更好的成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會中一員的基本條件。傳統(tǒng)的油法和水油法目前發(fā)達(dá)國家已基本不生產(chǎn)。我國目前用的方法主要是高溫動態(tài)脫硫制技術(shù)，但仍有一定的污染性。剪切流場反應(yīng)控制技術(shù)： 采用與硫交聯(lián)鍵反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，將其與膠粉在常溫、高速剪切場中混合翻煉，動態(tài)原位反應(yīng)使膠粉形成可流動的再生膠。用桔子皮、大蒜素、榴蓮殼等提取物，可對廢膠交聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行剪切流場反應(yīng)控制再生。 印度兩個博士從植物提取物中制備了再生劑，可通過剪切流場反應(yīng)控制技術(shù)剪切流場反應(yīng)控制技術(shù)對廢膠的交聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行定向脫硫再生，也收到了很好的效果。靶向脫硫再生，微波再生： 微波脫硫法是

10、一種非化學(xué)、非機(jī)械的一步脫硫再生法。它利用微波能的作用使膠粉中的和鍵斷裂。微波場：或，含極性基團(tuán)橡膠在高強(qiáng)交頻電磁場作用下隨電磁波的變化而擺動，因分子本身的熱動力和相鄰分子的相互作用，在極性基團(tuán)和分子之間產(chǎn)生巨大的能量。使膠粉中的弱鍵斷裂。微波脫硫法最早由美國等人研究，現(xiàn)已在美國投入工業(yè)應(yīng)用，日本專利也有微波脫硫工藝的介紹。微波對白炭黑補(bǔ)強(qiáng)膠的再生效果優(yōu)于炭黑補(bǔ)強(qiáng)膠。微波加熱方式對硫化膠性能的影響，微波加熱方式對硫化膠性能的影響 超聲波再生： 阿克隆大學(xué)于年發(fā)明超聲波脫硫法。此法是利用高密度能量場來破壞交聯(lián)鍵而保留分子主鏈，從而達(dá)到再生的目的。 超聲波場可在多種介質(zhì)中產(chǎn)生高頻伸縮應(yīng)力

11、，高振幅振蕩波能引起固體碎裂和液體空穴化。聲波空穴化作用引起超聲波的能量集中于分子鍵的局部位置，使較低能量密度的超聲波場在破壞空穴處轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰棵芏取?據(jù)報道， 用（廢輪胎膠粉）超聲波再生后，測得其硫化膠的物理機(jī)械性能為：拉伸強(qiáng)度約為，拉斷伸長率為。而此性能已高于普通再生膠。 等還對超聲波脫硫的過程進(jìn)行了數(shù)學(xué)的描述，并建立了一個拓樸學(xué)模型。超聲波脫硫法是對廢橡膠的真正再生，但該法尚未掃除商業(yè)化生產(chǎn)的成本和技術(shù)障礙，商業(yè)化生產(chǎn)還需要一段時間。電子束再生： 調(diào)節(jié)電子束能量選擇性地破壞交聯(lián)鍵而保留分子主鏈，使硫化橡膠達(dá)到再生的目的。微生物再生： 微生物再生是近年來新的再生技術(shù)，符合社會可持續(xù)發(fā)展的方

12、向。 等人利用某些喜溫性微生物在時處理硫化膠粉，使硫化膠的化學(xué)鍵有選擇性地斷裂，并將硫從膠粉顆粒表面逐漸去除，得到表面交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)疏松的膠粒。 等人利用硫細(xì)菌從廢橡膠中分離元素硫和硫酸，可以利用簡單的方式同時獲得再生膠和硫磺。將廢橡膠粉放入含有噬硫菌的溶液中在空氣中進(jìn)行生化反應(yīng)，噬硫細(xì)菌使橡膠粒子表面幾個厚度的硫鍵斷裂，呈現(xiàn)再生膠性能。此時硫磺從表層游離出來或者經(jīng)反應(yīng)生成硫酸。等將廢膠粉放置于含有脫硫細(xì)菌或由這種細(xì)菌所產(chǎn)生的酶中進(jìn)行反應(yīng)。細(xì)菌或者酶將硫化膠中、中的轉(zhuǎn)化為亞砜或者砜。 近年來我們課題組在國家基金和項(xiàng)目的資助下，正在研究微生物再生菌劑的培養(yǎng)和脫硫工藝方法，已獲得一些較明顯的成果。培育了

13、新型的微生物菌劑和氧化亞鐵硫桿菌。研究了微生物菌劑和氧化亞鐵硫桿菌對膠粉脫硫的工藝及效果，獲得很有意義的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。培養(yǎng)的生物菌：  廢膠粉碎制備膠粉 將廢橡膠制備成膠粉是近年來新的一種回收方法，經(jīng)冷凍或機(jī)械剪切粉碎制備廢膠粉，然后作為高分子材料的代用品使用。廢膠常溫粉碎： 采用破膠機(jī)、開煉機(jī)、磨盤式粉碎機(jī)可將廢膠粉碎到目左右的細(xì)度。價格比較便宜。廢膠冷凍粉碎： 其一，液氮冷凍粉碎廢膠，可粉碎到目以上的細(xì)度。回收鋼絲簾線。升液氮膠粉。 其二，渦輪冷凍粉碎廢膠，可粉碎到目以上的細(xì)度?；厥珍摻z簾線。耗電較高。目前，膠粉的生產(chǎn)企業(yè)遍地開花，形成了較大規(guī)模的產(chǎn)量。各色膠粉： 膠粉的生產(chǎn)和應(yīng)用是

14、廢橡膠回收再利用最有希望的方式之一。 膠粉的生產(chǎn)與應(yīng)用在國外稱為“朝陽”產(chǎn)業(yè)，是廢舊橡膠綜合利用的第二次變革，給廢舊橡膠綜合利用帶來新的生機(jī)和活力。 應(yīng)用： 廢膠粉改性瀝青做鋪路材料北京市路政局年月膠粉瀝青及混合料設(shè)計(jì)施工指南今年起，本市道路大修中將推廣使用膠粉改性瀝青。在一個英寸深、兩車道的公路上，每英里能夠使用個廢舊輪胎。歐美等國利用廢膠粉改性瀝青技術(shù)已有多年的歷史。美國已有萬公里的高速公路鋪裝了膠粉改性的瀝青材料。美國在（州際道路運(yùn)輸效能法）第（）頁中規(guī)定，各州在瀝青道路鋪設(shè)工程中要使用回收的廢輪胎。廢膠粉廢膠粉瀝青高等級公路材料的性能： 膠粉改性瀝青能顯著的改善瀝青的耐高低溫性能（不流

15、淌，不脆裂），增大瀝青路面的摩擦系數(shù)、減弱光反射，安全、行車舒適，延長道路的使用壽命。尤其是降低噪音效果顯著，其相當(dāng)于減少的交通流量。我國每年新增高速公路萬公里，每年需鋪設(shè)瀝青萬噸。鋪設(shè)瀝青萬噸。若用的膠粉改性瀝青，年需求膠粉萬噸，可創(chuàng)造產(chǎn)值億元。膠粉瀝青公路材料的制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化：膠粉改性瀝青存在的主要問題： 一是將廢棄膠粉加入是將廢棄膠粉加入 的瀝青中對其進(jìn)行改性時，體系的粘度突然增加，流動性變差，使得攪拌操作難以進(jìn)行，提高攪拌溫度，雖可以降低體系粘度，但膠粉和瀝青都產(chǎn)生一定程度的老化，嚴(yán)重影響改性瀝青的質(zhì)量； 二是膠粉瀝青的界面結(jié)合不好，相態(tài)穩(wěn)定性差，在將改性瀝青攪拌均勻，且還沒有與路面石料進(jìn)行混合時，改性瀝青就產(chǎn)生了沉淀、離析，使得施工質(zhì)量難以控制。 北京化工大學(xué)與北京路新改性瀝青股份有限公司、北京市公路研究設(shè)計(jì)院聯(lián)合，創(chuàng)制了一種“低溫高剪切原位改性方法”制備高性能膠粉改性瀝青。該項(xiàng)研究正在進(jìn)行之中，可望為我國的膠粉改性瀝青事業(yè)做出重要貢獻(xiàn)。應(yīng)用 制備活化膠粉作為橡膠的代用品 美國、日本、俄羅斯等國利用膠粉生產(chǎn)各種橡膠制品，如鞋底、膠板、防水建材、運(yùn)輸帶、消音板等，也大量摻用于輪胎胎面，可明顯改善胎面膠的性能，同時也降低成本。應(yīng)用 膠粉與塑料共混制備熱塑性彈性體材料  生產(chǎn)高附加值