废旧轮胎的资源化与无害化技术现状与研究

高哈尔•努拉里,李国峰,古丽娜尔•图尔逊

（新疆应用职业技术学院化工技术系, 新疆奎屯 833200）

当前，中国已经成为世界上最大的汽车轮胎生产国和消费国。汽车轮胎的日益增加造成了废旧轮胎数量的迅速上升，废旧轮胎是一种需要占用大量环境空间的废物，并且难以压缩、收集和消除，其成分包括一些危险元素，如铅、铬、镉和其他重金属，不具有生物降解性。若处置和管理不当，废旧轮胎不仅会造成资源浪费，还会对健康和环境造成威胁［1-3］。

由于轮胎具有开放性结构，堆放的轮胎很容易因纵火或其他偶然原因而发生火灾，如雷电，一旦燃起便难以控制和扑灭，并且会持续燃烧数月，产生烟雾和有毒油性污染物，影响土壤、航道和空气。此外，废旧轮胎老化的同时会释放刺激性气体，刺激呼吸道，容易引起呼吸道疾病。

据统计［4-7］，中国产生的废旧轮胎以每年8%~10%的速度增加，如此巨大的数量，已经成为人们面临的严峻的环境挑战之一。如何有效地将废旧轮胎回收利用，将“黑色垃圾”变废为宝，已经成为科研工作者们普遍关注的热点。

1 废旧轮胎的资源化利用现状

1.1 废旧轮胎的处理现状

目前，中国对于废旧轮胎的处理方法主要是采用集中掩埋以及集中燃烧两种方式，但由于废旧轮胎不能自然降解并且含有大量的含硫有机物与炭黑等有害物质，集中淹埋会污染土壤，直接燃烧会产生大量的二氧化硫等有害气体，对人体及生态都会造成极大损害。据相关研究报道［8-10］，我国废旧轮胎年产生量巨大，但无害化利用率只有60%。对废旧轮胎实施无害化处理的技术和能力还不够高，已经严重阻碍我国废旧轮胎的回收再利用。

1.2 废旧轮胎的处理政策

废旧轮胎是可以再利用的资源。废旧轮胎循环利用和综合利用水平是一个国家经济发展的重要标志之一。中国“十三五”规划提出，要大力发展循环经济，这为废旧轮胎的处理和技术发展，提供了政策方向。可持续发展的需要、生产者责任的延伸，以及企业社会责任感的增强，正引领众多轮胎企业关注废旧轮胎处理，并引导这个产业走向新的发展之路。

相关人员研究表明［8-10］，废旧轮胎处理企业需要国家产业政策的支持，从技术层面和政策法规等方面对废旧轮胎的再利用项目进行扶持和鼓励，尽快制定税费扶持性政策措施，对已经投资运营的废旧轮胎处理企业进行排查，使政策尽早落地生效；从环保预算中拿出一定的补贴资金，对采用较先进工艺技术处理的企业实行政府补贴；借鉴国外先进经验，鼓励新轮胎和橡胶制品生产时，采用再生碳黑的优惠政策。

中国环保在线认为，对于废轮胎的回收利用要实行严格的审批制度，可适时出台相关政策以鼓励规范轮胎的循环利用，并予以一定的经济补偿，通过经济杠杆提高企业从事废旧轮胎的资源化利用的重视程度。

总而言之，国家有关部门应当尽快进行调研论证，通过顶层设计和优化产业结构，包括出台相关法规，规范废旧轮胎的收购、存储、运输和处理，来科学有效解决这一现实难题，千万别让废旧轮胎成为新的“黑色污染源”，进而成为影响公众身心健康和环境治理的新的绊脚石。

2 废旧轮胎的资源化与无害化处理技术

2.1 翻新及直接利用技术

轮胎的生产采用的是一种高分子的难溶弹性材料，因此其在回收的过程中，进行资源化利用是非常合适的，例如在进行开展畜牧养殖业修筑棚舍的过程中，除了常用的木材等原材料之外，还可以将废弃轮胎作为原材料进行使用，既降低了修建棚舍的成本，又使得修建的棚舍在原有的基础上进行了加固。同时在体育器材中也可以将废旧轮胎进行改造使用，例如在一些拉力器及跑步机等上面添加一些废旧轮胎，可以减缓器材的磨损程度等。这些手段对于废旧轮胎的处理技术要求普遍不高，且直接易操作。除此之外对于一些磨损程度不高的废旧轮胎进行二次的翻新利用，可以降低轮胎本来的原材料使用量，使得轮胎的生产成本得以下降，进而降低了在此过程中的橡胶能源消耗［11-12］。

2.2 转化为可燃性燃料

废旧轮胎具有较高的热值，因此其燃烧价值斐然，在轮胎的主要组成中含有大量的碳元素、氢元素、氧元素，燃烧价值要比原煤高出7% 左右［13］。但是要想将废旧轮胎转化成可燃性燃料，以此实现其热能的高价值利用，在技术应用方面仍旧是不容乐观的，因为在其进行转换为可燃性燃料的过程当中，直接将废旧轮胎进行焚烧，会产生酚类等有机废气物质危害到人们的健康；同时，会产生大量的NO2、H2S等有毒有害气体，对环境污染也造成了极大的危害。所以在进行直接燃烧时，为减少其对人体和环境造成的危害，则要求废旧轮胎的燃烧需要在特定的设备中进行，并通过有效的工艺将其燃烧产生的有害物质进行及时的转化吸收。

2.3 热转化处理技术

目前对废旧轮胎研究热点的技术手段就是热转化技术［14］，该技术需要对废旧轮胎进行预处理，随后进行粉碎分选处理，之后将处理之后的胶粒在裂解炉中进行热解反应，最后在催化剂作用下，将其分解成一些油类物质、碳氢类化合物以及残余碳残渣。

晁夫奎等［15］系统综述了废旧轮胎的资源化利用技术，分析指出当裂解温度在450℃时会产生大量的有害气体二恶英，严重破坏环境。研究表明，废旧轮胎的热转化处理技术尚不成熟，如何解决污染气体的排放、如何提高裂解产物的质量仍然是技术难题。

3 资源化与无害化技术处理研究分析与展望

在进行废旧轮胎的资源化与无害化处理技术的选择问题上，首先最应该被考虑的是其直接或间接的被利用，其次可考虑通过采用再生技术使其产生再生橡胶，最后再考虑使用热解处理技术和工艺设备进行彻底的处理，以达到废旧轮胎的全面应用。

3.1 翻新工艺技术

进入21世纪，我国废旧轮胎回收加工利用行业进入了快速发展的时期。最主要的再循环方式之一轮胎翻新开始受到越来越多的关注，虽然我国现有轮胎翻新企业近500家，但是90%以上的企业属于小型加工企业，技术、设备、工艺水平比较落后，许多已经破产。近年来国内自己开发和国外进口了部分新设备、新技术和新工艺，从而使得废旧轮胎翻新产品的质量得到了提高。但是由于成本过高，大部分的中小投资型企业根本无法进行正常生产。因此，着重研发各类新型轮胎翻新工业机械，并致力于环保领域内的新成果转化、配套设备开发、新技术应用推广将是废旧轮胎实现翻新的成功保障。

3.2 焚烧工艺技术

与煤炭的燃烧比较，废旧轮胎具有较高的热能价值，且其燃烧过程中硫化物与氮化物的产生含量相比较小，被很多学者认为是一种较为有潜力的开发项目，可以将其用作煤炭的替代物，对于废旧轮胎的燃烧处理可视作一种较为有效的终结性处理技术手段。在国外欧美等国家［16-17］，有许多企业都采用将废旧轮胎作为成本较低的可燃性燃料，例如一些发电厂、造纸厂、水泥厂、冶炼厂等重工业企业，同时有55%以上的废旧轮胎都会被用作可燃性材料，用于热能的开发利用。而在我国对于这项技术的开发还停留在初期的研究阶段，相对比而言，我国的废旧轮胎储量较大并且传统的再生橡胶工艺无法将其完全利用，因此对于废旧轮胎在燃烧方面的热能开发利用是一项较为可观的研究方向。

3.3 热解工艺技术

热解技术来源于废旧轮胎的炼油工艺［18］。近些年来随着我国工业的不断发展，在一些地方大力鼓励企业进行热解工艺设备的优化与升级。但其实在进行回收利用的过程中，不难发现，进行热解工艺造成企业的经济效益并不景气，且经常会遇到热解油类制品的品质堪忧等问题，使得热解技术在一定程度上并未得到实质性的利用。因此，积极开发研究废旧轮胎热解工艺新技术、新设备，追求实用性和市场化是后续的研究方向。

4 结语

综上所述，我国的废旧轮胎的产量较大，在进行废旧轮胎资源化与无害化处理时，需要具备一个具有发展潜能的战略规划。通过对废旧轮胎的无害化与资源化利用，能够有效地改善国内橡胶资源紧缺与生态环境污染等问题。但是为了能够真正地做好废旧轮胎的资源化与无害化处理，还需要进一步加强技术的研发与工艺的优化，并积极探索寻找出一条适合我国国情发展的废旧轮胎技术研发路线，在缓解我国橡胶资源匮乏的困境的同时，能够促进我国社会经济的循环发展，并减缓环境污染问题。