廢舊輪胎的資源化與無害化技術(shù)現(xiàn)狀與研究

高哈爾?努拉里,李國峰,古麗娜爾?圖爾遜

（新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工技術(shù)系, 新疆奎屯 833200）

當(dāng)前，中國已經(jīng)成為世界上最大的汽車輪胎生產(chǎn)國和消費(fèi)國。汽車輪胎的日益增加造成了廢舊輪胎數(shù)量的迅速上升，廢舊輪胎是一種需要占用大量環(huán)境空間的廢物，并且難以壓縮、收集和消除，其成分包括一些危險(xiǎn)元素，如鉛、鉻、鎘和其他重金屬，不具有生物降解性。若處置和管理不當(dāng)，廢舊輪胎不僅會造成資源浪費(fèi)，還會對健康和環(huán)境造成威脅［1-3］。

由于輪胎具有開放性結(jié)構(gòu)，堆放的輪胎很容易因縱火或其他偶然原因而發(fā)生火災(zāi)，如雷電，一旦燃起便難以控制和撲滅，并且會持續(xù)燃燒數(shù)月，產(chǎn)生煙霧和有毒油性污染物，影響土壤、航道和空氣。此外，廢舊輪胎老化的同時(shí)會釋放刺激性氣體，刺激呼吸道，容易引起呼吸道疾病。

據(jù)統(tǒng)計(jì)［4-7］，中國產(chǎn)生的廢舊輪胎以每年8%~10%的速度增加，如此巨大的數(shù)量，已經(jīng)成為人們面臨的嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)之一。如何有效地將廢舊輪胎回收利用，將“黑色垃圾”變廢為寶，已經(jīng)成為科研工作者們普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 廢舊輪胎的資源化利用現(xiàn)狀

1.1 廢舊輪胎的處理現(xiàn)狀

目前，中國對于廢舊輪胎的處理方法主要是采用集中掩埋以及集中燃燒兩種方式，但由于廢舊輪胎不能自然降解并且含有大量的含硫有機(jī)物與炭黑等有害物質(zhì)，集中淹埋會污染土壤，直接燃燒會產(chǎn)生大量的二氧化硫等有害氣體，對人體及生態(tài)都會造成極大損害。據(jù)相關(guān)研究報(bào)道［8-10］，我國廢舊輪胎年產(chǎn)生量巨大，但無害化利用率只有60%。對廢舊輪胎實(shí)施無害化處理的技術(shù)和能力還不夠高，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙我國廢舊輪胎的回收再利用。

1.2 廢舊輪胎的處理政策

廢舊輪胎是可以再利用的資源。廢舊輪胎循環(huán)利用和綜合利用水平是一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。中國“十三五”規(guī)劃提出，要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，這為廢舊輪胎的處理和技術(shù)發(fā)展，提供了政策方向?？沙掷m(xù)發(fā)展的需要、生產(chǎn)者責(zé)任的延伸，以及企業(yè)社會責(zé)任感的增強(qiáng)，正引領(lǐng)眾多輪胎企業(yè)關(guān)注廢舊輪胎處理，并引導(dǎo)這個產(chǎn)業(yè)走向新的發(fā)展之路。

相關(guān)人員研究表明［8-10］，廢舊輪胎處理企業(yè)需要國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，從技術(shù)層面和政策法規(guī)等方面對廢舊輪胎的再利用項(xiàng)目進(jìn)行扶持和鼓勵，盡快制定稅費(fèi)扶持性政策措施，對已經(jīng)投資運(yùn)營的廢舊輪胎處理企業(yè)進(jìn)行排查，使政策盡早落地生效；從環(huán)保預(yù)算中拿出一定的補(bǔ)貼資金，對采用較先進(jìn)工藝技術(shù)處理的企業(yè)實(shí)行政府補(bǔ)貼；借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，鼓勵新輪胎和橡膠制品生產(chǎn)時(shí)，采用再生碳黑的優(yōu)惠政策。

中國環(huán)保在線認(rèn)為，對于廢輪胎的回收利用要實(shí)行嚴(yán)格的審批制度，可適時(shí)出臺相關(guān)政策以鼓勵規(guī)范輪胎的循環(huán)利用，并予以一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，通過經(jīng)濟(jì)杠桿提高企業(yè)從事廢舊輪胎的資源化利用的重視程度。

總而言之，國家有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)盡快進(jìn)行調(diào)研論證，通過頂層設(shè)計(jì)和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，包括出臺相關(guān)法規(guī)，規(guī)范廢舊輪胎的收購、存儲、運(yùn)輸和處理，來科學(xué)有效解決這一現(xiàn)實(shí)難題，千萬別讓廢舊輪胎成為新的“黑色污染源”，進(jìn)而成為影響公眾身心健康和環(huán)境治理的新的絆腳石。

2 廢舊輪胎的資源化與無害化處理技術(shù)

2.1 翻新及直接利用技術(shù)

輪胎的生產(chǎn)采用的是一種高分子的難溶彈性材料，因此其在回收的過程中，進(jìn)行資源化利用是非常合適的，例如在進(jìn)行開展畜牧養(yǎng)殖業(yè)修筑棚舍的過程中，除了常用的木材等原材料之外，還可以將廢棄輪胎作為原材料進(jìn)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礎(chǔ)上進(jìn)行了加固。同時(shí)在體育器材中也可以將廢舊輪胎進(jìn)行改造使用，例如在一些拉力器及跑步機(jī)等上面添加一些廢舊輪胎，可以減緩器材的磨損程度等。這些手段對于廢舊輪胎的處理技術(shù)要求普遍不高，且直接易操作。除此之外對于一些磨損程度不高的廢舊輪胎進(jìn)行二次的翻新利用，可以降低輪胎本來的原材料使用量，使得輪胎的生產(chǎn)成本得以下降，進(jìn)而降低了在此過程中的橡膠能源消耗［11-12］。

2.2 轉(zhuǎn)化為可燃性燃料

廢舊輪胎具有較高的熱值，因此其燃燒價(jià)值斐然，在輪胎的主要組成中含有大量的碳元素、氫元素、氧元素，燃燒價(jià)值要比原煤高出7% 左右［13］。但是要想將廢舊輪胎轉(zhuǎn)化成可燃性燃料，以此實(shí)現(xiàn)其熱能的高價(jià)值利用，在技術(shù)應(yīng)用方面仍舊是不容樂觀的，因?yàn)樵谄溥M(jìn)行轉(zhuǎn)換為可燃性燃料的過程當(dāng)中，直接將廢舊輪胎進(jìn)行焚燒，會產(chǎn)生酚類等有機(jī)廢氣物質(zhì)危害到人們的健康；同時(shí)，會產(chǎn)生大量的NO2、H2S等有毒有害氣體，對環(huán)境污染也造成了極大的危害。所以在進(jìn)行直接燃燒時(shí)，為減少其對人體和環(huán)境造成的危害，則要求廢舊輪胎的燃燒需要在特定的設(shè)備中進(jìn)行，并通過有效的工藝將其燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)進(jìn)行及時(shí)的轉(zhuǎn)化吸收。

2.3 熱轉(zhuǎn)化處理技術(shù)

目前對廢舊輪胎研究熱點(diǎn)的技術(shù)手段就是熱轉(zhuǎn)化技術(shù)［14］，該技術(shù)需要對廢舊輪胎進(jìn)行預(yù)處理，隨后進(jìn)行粉碎分選處理，之后將處理之后的膠粒在裂解爐中進(jìn)行熱解反應(yīng)，最后在催化劑作用下，將其分解成一些油類物質(zhì)、碳?xì)漕惢衔镆约皻堄嗵細(xì)堅(jiān)?/p>

晁夫奎等［15］系統(tǒng)綜述了廢舊輪胎的資源化利用技術(shù)，分析指出當(dāng)裂解溫度在450℃時(shí)會產(chǎn)生大量的有害氣體二惡英，嚴(yán)重破壞環(huán)境。研究表明，廢舊輪胎的熱轉(zhuǎn)化處理技術(shù)尚不成熟，如何解決污染氣體的排放、如何提高裂解產(chǎn)物的質(zhì)量仍然是技術(shù)難題。

3 資源化與無害化技術(shù)處理研究分析與展望

在進(jìn)行廢舊輪胎的資源化與無害化處理技術(shù)的選擇問題上，首先最應(yīng)該被考慮的是其直接或間接的被利用，其次可考慮通過采用再生技術(shù)使其產(chǎn)生再生橡膠，最后再考慮使用熱解處理技術(shù)和工藝設(shè)備進(jìn)行徹底的處理，以達(dá)到廢舊輪胎的全面應(yīng)用。

3.1 翻新工藝技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，我國廢舊輪胎回收加工利用行業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)期。最主要的再循環(huán)方式之一輪胎翻新開始受到越來越多的關(guān)注，雖然我國現(xiàn)有輪胎翻新企業(yè)近500家，但是90%以上的企業(yè)屬于小型加工企業(yè)，技術(shù)、設(shè)備、工藝水平比較落后，許多已經(jīng)破產(chǎn)。近年來國內(nèi)自己開發(fā)和國外進(jìn)口了部分新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝，從而使得廢舊輪胎翻新產(chǎn)品的質(zhì)量得到了提高。但是由于成本過高，大部分的中小投資型企業(yè)根本無法進(jìn)行正常生產(chǎn)。因此，著重研發(fā)各類新型輪胎翻新工業(yè)機(jī)械，并致力于環(huán)保領(lǐng)域內(nèi)的新成果轉(zhuǎn)化、配套設(shè)備開發(fā)、新技術(shù)應(yīng)用推廣將是廢舊輪胎實(shí)現(xiàn)翻新的成功保障。

3.2 焚燒工藝技術(shù)

與煤炭的燃燒比較，廢舊輪胎具有較高的熱能價(jià)值，且其燃燒過程中硫化物與氮化物的產(chǎn)生含量相比較小，被很多學(xué)者認(rèn)為是一種較為有潛力的開發(fā)項(xiàng)目，可以將其用作煤炭的替代物，對于廢舊輪胎的燃燒處理可視作一種較為有效的終結(jié)性處理技術(shù)手段。在國外歐美等國家［16-17］，有許多企業(yè)都采用將廢舊輪胎作為成本較低的可燃性燃料，例如一些發(fā)電廠、造紙廠、水泥廠、冶煉廠等重工業(yè)企業(yè)，同時(shí)有55%以上的廢舊輪胎都會被用作可燃性材料，用于熱能的開發(fā)利用。而在我國對于這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)還停留在初期的研究階段，相對比而言，我國的廢舊輪胎儲量較大并且傳統(tǒng)的再生橡膠工藝無法將其完全利用，因此對于廢舊輪胎在燃燒方面的熱能開發(fā)利用是一項(xiàng)較為可觀的研究方向。

3.3 熱解工藝技術(shù)

熱解技術(shù)來源于廢舊輪胎的煉油工藝［18］。近些年來隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，在一些地方大力鼓勵企業(yè)進(jìn)行熱解工藝設(shè)備的優(yōu)化與升級。但其實(shí)在進(jìn)行回收利用的過程中，不難發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行熱解工藝造成企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益并不景氣，且經(jīng)常會遇到熱解油類制品的品質(zhì)堪憂等問題，使得熱解技術(shù)在一定程度上并未得到實(shí)質(zhì)性的利用。因此，積極開發(fā)研究廢舊輪胎熱解工藝新技術(shù)、新設(shè)備，追求實(shí)用性和市場化是后續(xù)的研究方向。

4 結(jié)語

綜上所述，我國的廢舊輪胎的產(chǎn)量較大，在進(jìn)行廢舊輪胎資源化與無害化處理時(shí)，需要具備一個具有發(fā)展?jié)撃艿膽?zhàn)略規(guī)劃。通過對廢舊輪胎的無害化與資源化利用，能夠有效地改善國內(nèi)橡膠資源緊缺與生態(tài)環(huán)境污染等問題。但是為了能夠真正地做好廢舊輪胎的資源化與無害化處理，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)的研發(fā)與工藝的優(yōu)化，并積極探索尋找出一條適合我國國情發(fā)展的廢舊輪胎技術(shù)研發(fā)路線，在緩解我國橡膠資源匱乏的困境的同時(shí)，能夠促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)的循環(huán)發(fā)展，并減緩環(huán)境污染問題。