废轮胎资源化利用现状及发展趋势

张 兴

(山西国控环球工程有限公司，山西 太原 030000)

1 引言

工业的革命性变化，一方面，带动了经济的增长；另一方面，也产生了巨大的资源消耗与环境污染。面对资源日趋枯竭、环境日益恶化的地球，人们开始寻找资源高效利用和循环利用的方法，通过可持续发展理念的经济增长方式，解决中国资源对经济发展的瓶颈制约问题。

随着人民生活水平逐步提高和物流业高速发展，汽车的数量逐年增高，废轮胎带来的环保压力也越来越大。 由于橡胶很难自然降解，废旧橡胶制品与日俱增，已成为一种“黑色污染”。同时，废轮胎大量堆积，不仅污染环境，而且极易引起火灾，造成更大的危害。全世界每年产生大量的废轮胎，而其中得到回收利用的仅占 15%～20%。面对我国橡胶资源十分匮乏，橡胶原材料进口率居高不下的局面，如何有效利用废轮胎资源，替代部分原料橡胶，实现循环经济与可持续发展已刻不容缓。

2 利用现状

2.1 直接利用

指利用其原型或者部分改制重新利用。一般用作码头及船舶的护舷、防波护堤坝，漂浮灯塔、公路交通墙屏、路标以及人工渔礁、游乐游具、日常生活物品如鞋底、马具、水桶等，但上述用量很少，不到废轮胎产生量的 1%。

2.2 直接焚烧

目前废热轮胎燃烧主要是将破碎后的废轮胎按一定比例与各种可燃废旧物混合，配制成固体垃圾燃料，供高炉喷吹，可替代煤、油和焦炭作为水泥回转窑的燃料或替代煤作为火力发电用燃料。欧美一些发达国家焚烧法已经得到应用，但是由于此法的前期投资额较大，设备费用高，因此目前以直接燃烧法处置废橡胶轮胎，在我国还未成为主流的处置方法，且在运行过程中稍有不慎又会造成二次污染，得不偿失。

2.3 旧轮胎翻新

旧轮胎翻新是橡胶工业的一个重要组成部分，又是资源再生利用环保产业的组成部分。翻新一条旧轮胎所消耗的原料和能源相当于生产一条同规格新轮胎的20%～30%，价格仅为新轮胎的20%～50%[1]。轮胎翻新可节约原材料、节约能源、降低运输成本、减少环境污染、延长轮胎使用寿命。但是我国轮胎翻新技术大大低于世界水平，尤其是轿车轮胎的翻新几乎为零。同时，可供翻新的胎体的数量和质量问题是目前许多轮胎翻新厂家面临的最大难题；翻新轮胎的质量问题，也是我国轮胎翻新领域制约因素。

2.4 生产再生橡胶

通过化学方法，使废轮胎橡胶脱硫，得到再生橡胶。再生橡胶作为天然橡胶的替代产品，解决了大量废轮胎长期堆放、污染环境的问题，为橡胶工业长期发展提供了低价优质的橡胶原料。目前再生胶及硫化橡胶粉生产企业竞争日趋激烈。且随着人民生活水平日益提高，对于产品质量要求越来越高，这就意味着再生胶制品仅能作为配料参与生产，市场上需求量最大的还是以天然橡胶为主，因此产品销路有一定的阻力。

2.5 热解

热解是指在无氧或缺氧的气氛下，利用高温使废轮胎中的有机物发生裂解，逸出挥发性产物并形成固体焦炭的一种不可逆的热化学反应[2]。热解法以其高资源回收率和低二次污染引起广泛关注，采用该法能将废轮胎完全裂解为炭黑、热解油和燃料气等有用产品，是废轮胎综合利用的环境友好型技术。

轮胎热解技术与其他回收利用方法相比，具有更优异的特点。首先，采用热解法处理废轮胎彻底，产物可实现100%回收；其次，热解产物应用范围广泛，对废轮胎处理量大，极具工业价值，其热解油、热解气可替代部分石化燃料，有利于缓解当前能源紧张的状况；第三，采用热解法进行轮胎回收利用，不产生二次污染，更符合废弃物处理的资源化、无害化和减量化原则[3]，代表了当今废轮胎资源化处理的重要方向。

3 轮胎热解技术

对于轮胎热解项目而言，热解炉是核心，它直接关系到主要产品炭黑、燃料油以及热解气的产率和品质，而这两种产品直接决定了项目的经济性。可以说，热馏炉是决定轮胎热解成败的关键之所在。

目前，回转炉是国际上较为广泛采用的一种热解炉型。回转炉热解流程有外热式(间接加热)和内热式(直接接触加热)之分。外热式热解工艺较为复杂，但生产的热解油产率大、热值高，而且炭黑的品质也好，燃气热值也较高，可直接应用于工业燃烧装置或民用燃烧装置。而且外热式热解的污染排放比内热式热解更低[4]。因此，外热式炉型成为国内开发轮胎热解的主要炉型。回转炉常压生产，操作安全稳定、热效率高、加热均匀，温度可控可调，根据物料尺寸的变化选择性控制加热温度和升温速率。

3.1 间歇式电加热热解技术

本技术是利用废轮胎中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧的条件下，感应圈套在该设备中裂解炉的外面，使感应圈中产生的高密度的磁力线，切割裂解炉金属钢板，产生大的涡流，利用电磁感应原理加热裂解炉，快速产生热量，加热裂解炉内的固体垃圾原料，完成固体垃圾裂解，经冷凝后形成各种气体、液体和固体，从中提取燃料油、炭黑和热解气的过程[5]。

进入热裂解炉的废轮胎在微负压状态下用感应式电加热系统自动加热进行热裂解，其中大分子的橡胶裂解成小分子量的低烃分子，经冷凝后作为产品燃料油。C5以下的不凝气经净化处理后可进入燃气发电装置进行发电；混合固体材料为炭黑和钢丝。

此技术干馏过程为间歇式干馏，裂解结束后停止加温并开始降温，依次收集炭黑、含油热解气、最后出渣分离出钢丝。每一个干馏周期较长，不利于大型化生产。

3.2 连续式夹套式热解技术

经破碎后符合入炉要求的废轮胎颗粒，进入热解炉进行低温干馏，采用连续进料和连续出料的方式，轮胎颗粒在微负压状态下进行热解，经热裂解炉产生的裂解气进入冷却器，冷凝产生的燃料油经油水分离后送入成品油库。不凝气体经脱硫后作为热解炉的加热热源。

此热解炉采用外部夹套式加热方式，受热面积较小，热效率略低，生产规模较小，但是可实现连续进出料。

3.3 连续式辐射管式热解技术

经破碎后符合入炉要求的废轮胎颗粒，进入热解炉进行低温干馏，采用连续进料和连续出料的方式，整个热解过程与前述连续式技术相同，热解炉采用炉内外热式加热方式，在炉内布置辐射管，辐射管内通热风炉产生的高温烟气作为热源，通过辐射、对流、导热三种传热组合的综合传热方式，换热强度高。

此热解炉采用两端独立可控加热方式，低温段产油气，中温段产气，具有热效率高、生产能力大、出油率高、热解气热值高、可靠性高等优点。

4 结语

总结轮胎的资源化现状及废轮胎热解技术发展趋势，外热连续式热解技术在废轮胎的梯级循环利用上，可以实现对废轮胎的100%处理，是对废轮胎利用的最好形式。每吨橡胶废弃物通过热解可得到炭黑30%-35%，燃料油40%～50%，钢丝10%～15%，热解气8%～12%[2]。通过废轮胎热裂解技术、油品闪蒸精制技术和炭黑造粒精制活化技术进行整合，可得到更高附加值产品，变废为宝。因此，国家应该加大对废轮胎利用的政策支持，鼓励废轮胎热解技术的开发，同时发展热解产物深加工技术，拓展其应用领域。