基于资源节约的废旧轮胎回收利用研究

魏杨倬，倪明仿，王铮，康露茜

（1.装甲兵工程学院技术保障工程系，北京 100072；2.中国人民解放军66069部队，河北 保定 072650）

随着我国人民生活水平的提高，汽车保有量逐年增加，轮胎产量也大幅增长，在消耗大量橡胶资源的同时，废旧轮胎的回收处理与利用已成为社会关注的重点问题。据统计，2010年，我国年均橡胶消耗量占世界橡胶消费总量的30％，生产轮胎消耗橡胶已占全国橡胶资源消耗总量的70％左右，年产生废轮胎2.33亿条，约合860万t，折合橡胶资源约300万t，若能全部回收再利用，相当于我国5年的天然橡胶产量。如何妥善处理数量庞大的废旧轮胎是我国面临的非常紧迫的社会经济问题和环境问题。

废旧轮胎是具有高再生价值的产品类废弃物，同时它们属于不熔或难熔的高分子弹性材料，难于降解。因此，废旧轮胎具备环境污染潜在性和资源性双重性质。目前，我国已初步形成旧轮胎翻新再制造、废轮胎生产再生橡胶、橡胶粉和热解四大业务板块。2009年，我国废旧轮胎翻新量仅为1 300万条，翻新率不足5％，而发达国家在45％以上。关于废旧轮胎回收处理研究我国还处于起步阶段，废旧轮胎的翻新率、回收率和利用率都处于较低水平，当前发展面临政策法规尚不健全、缺乏规范的回收体系、技术研发手段薄弱及科技创新能力不足等问题。

1 我国废旧轮胎回收利用现状分析

目前，我国已成为世界橡胶消费第一大国，而橡胶消费总量的近70％用于生产轮胎。但是废旧轮胎回收量及利用率均很低，不仅对环境产生了不利影响，也是对资源的浪费，不利于可持续发展。回收渠道不畅、不能充分回收废旧轮胎、资源得不到充分利用、资源利用率低、管理混乱、环境污染、无序回收集散方式造成废旧轮胎多次往返运输、处理成本高等，都是我国废旧轮胎循环利用中存在的问题。概括起来主要有以下几个方面。

1.1 资源回收再利用率低

目前，我国每年回收利用的各种废旧橡胶约90万t，回收利用率为50％，比国外先进水平低30～40个百分点。此外，还有近50％的废旧橡胶没有被回收利用，其中废旧轮胎约占20％。由于废旧轮胎的回收率低，多数废旧轮胎没有被回收利用，而是周期堆放，难以降解，形成严重的污染隐患。据不完全统计，2005年我国废旧轮胎积存量己达到1亿条，并以每年约5 600万条的速度增长。

1.2 新轮胎生产能源消耗大

轮胎所需的原材料主要是天然橡胶、合成橡胶、橡胶添加剂、钢丝、帘布等，所以实际上轮胎生产的原材料主要是天然橡胶、石油和钢材。

轮胎其胎体占轮胎整体的70％，胎面仅占其中的30％。一般轮胎磨损只是伤及胎面，而没有伤到胎体本身，所以如果可以利用好的胎体并对其胎面部分进行再加工，制成一条与新轮胎同品质的轮胎，不失为一个节约能源的好办法。

1.3 回收处理技术手段单一

我国废旧轮胎加工技术不过关，所以企业成本高，而且还易造成二次污染。小企业遍地开花，无序竞争严重，现有大多数翻胎企业的技术与装备水平，是国外20世纪80年代前的水平，对旧轮胎翻新前后的安全、质量检测几乎是空白；国外早就采用的预硫化翻新工艺，也因国内没有统一的翻胎工艺规程、检测手段和国产化工艺装备，以及不能制造合格的预硫化胎面和中垫胶，而得不到大力推广。小翻胎、小再生胶和小胶粉企业往往扎堆生产，缺乏环保手段，造成成片污染。

1.4 回收处理渠道不完善

我国对废旧轮胎的回收尚未建立起正规渠道，现自发形成的市场混乱，主要靠个体经营者收购，所收的大多数是较容易处理的斜交轮胎，而全钢丝子午线轮胎基本上无人收购。由此导致资源利用率低，环境污染严重。从目前所了解到的情况来看，在大中城市周边还未形成废旧轮胎回收集散交易中心或交易市场，加工企业的原料得不到保证，且成本高。

2 废旧轮胎资源的回收处理方式

废旧轮胎的处理程序一般是先收集，然后依次进行翻新、利用和掩埋等。我国目前处理废旧轮胎的主要方式为生产再生胶，同时部分轮胎进行翻新和生产胶粉。

2.1 轮胎翻新

轮胎胎面花纹磨损到磨耗安全标志时，就不能继续使用，而胎体完好，则可以进行轮胎翻新。轮胎翻新就是将磨损的废旧轮胎外层除去，粘贴上胶料再进行硫化，就可以重新使用。轮胎翻新是目前废旧轮胎处理有效、直接而且经济的方法。旧轮胎经过一次翻新后，寿命一般为新胎寿命的60％～90％，平均行驶里程可达新胎的75％～100％，而翻新所耗原材料仅占新胎的15％～30％，价格仅为新胎的20％～50％。我国翻新轮胎的行驶路程为新胎的80％～90％，而美国可达110％～130％。因此，一条轮胎经过不断的翻新处理，可替代3～5条新胎，至少可节约12条轮胎的橡胶资源。

2.2 生产胶粉

废旧轮胎经过部位分割后，胎面等部分通过粉碎可制成胶粉。目前胶粉的生产方法有干式研磨法、低温研磨法和湿式研磨法。不同方法生产的胶粉粒径范围不同，胶粉的表面结构形态也有所不同。干式研磨法、低温研磨法和湿式研磨法制成的胶粉粒径范围分别为0.3～1.5 mm，0.075～0.3 mm和0.075 mm以下。目前国内利用废旧轮胎生产胶粉的企业近60家，年产胶粉不足5万t，多采用干法工艺生产胶粉，经过表面处理后加以应用。

2.3 生产再生胶

再生胶是指废旧橡胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程，使其弹性状态变成具有塑性、粘性和能够再硫化的橡胶。再生胶在轮胎中的用量一般为5％，传统的再生方法主要有油法和水油法，目前为了提高胶粉脱硫再生的均匀性，在油法的基础上发展了动态脱硫法。我国是再生胶生产大国，现有再生胶企业500多家，生产再生胶是我国目前回收利用废旧轮胎最主要的方式，年产量超过100万t，居世界前列。生产方式主要采用传统的油法、水油法以及近年发展起来的动态脱硫法。但生产再生胶成本高、环境污染重。采用新再生法或改性胶粉是值得我国再生胶行业研究的课题。

2.4 热裂解

废旧轮胎热裂解处理，不但没有污染物排放，而且可回收燃料气、油及炭黑等产品，有利于环保及资源的回收利用。热裂解回收主要分为常压惰性气体热解、真空热解和熔融盐热解。热裂解处理回收的产物通常为：气体、液体、炭黑、钢以及玻璃纤维。气体多作为能源使用，返回给热裂解装置供热或为其他工厂供能；液体作为燃料或通过催化裂解，生产橡胶软化油或高质量汽油；炭黑则用于橡胶/沥青混合物、固体燃料或沥青和密封产品的填充剂和添加剂。

2.5 用作燃料提供能源

废旧轮胎的热值较高，达到29 MJ/kg，37 MJ/kg，是一种颇具发展潜力的燃料，是有前途的洁净工艺方法。当前废旧轮胎直接燃烧利用主要有以下几种方法：单纯利用废旧橡胶轮胎能量，把废旧轮胎和其他废弃物一起焚烧。美国和英国通过焚烧废旧轮胎用于发电，德国利用废旧轮胎燃烧焚化垃圾。废旧轮胎还可替代20％的煤和油用于水泥窑，这种水泥窑，无二次污染，不影响水泥质量。

2.6 掩埋和生物降解

废旧轮胎掩埋处理是最低级的办法。由于掩埋地点的减少及掩埋成本的增加，掩埋前景不容乐观。欧洲从2003年起禁止整个轮胎的填埋，2006年禁止破碎后的轮胎填埋。

生物降解废旧轮胎比较困难。据报道，德国利用放线菌生物降解橡胶材料，取得重大进展。此外，废旧轮胎还可用于其他领域，如用作码头和船舶的护舷，沉入海底充当人工鱼礁，用作航标灯的漂浮灯塔，充当防撞缓冲装置，也可用在养鱼场等作为漂浮物等。

3 发展建议

3.1 努力提高回收再利用意识

废旧轮胎的资源化利用需要公众的自觉参与和行动。加大力度，举办各种相关讲座，利用媒体宣传，加强中小学教育，把环保思想写入课本等，是提高人们的废旧轮胎回收利用意识、促进全民节约的有效方法。另外，还可以开通社会热线，鼓励车主讨论交流轮胎保养、翻新轮胎利用经验等，可以有效地节约橡胶资源，促进废旧轮胎的资源化。

3.2 鼓励循环经济政策

对于废旧橡胶的综合利用，应在充分考虑循环经济“3R”原则（减量化、再使用、资源化）的基础上，结合我国工业生产和居民消费实际情况，对废旧橡胶的“原型利用、材质利用、能量利用”统筹考虑，明确工业布局和产业扶持的优先权和侧重点，从法律、政策、经济等层面加以正确引导和有效扶持，推动“资源节约型、环境友好型”社会的建设。

3.3 完善废旧轮胎分类管理体制

针对不同的废旧轮胎，实行相应的综合利用政策，以实现资源回收利用的最大化。尽快建立有序、可控的废旧轮胎分类管理体系。将废旧轮胎列入国家强制回收目录，实行“以旧换新”制度，在各地成立废旧轮胎回收处理集散中心，负责本地区废旧轮胎集中回收、分类处理及再利用。

3.4 建立信息网络平台

一方面可以帮助供需双方沟通，并随时反映出市场现状，另一方面可以对收取的废旧轮胎处理费与使用实行透明化操作，除国家各级审计部门监督外，还要接受社会舆论监督，定期向社会公告资金使用情况。建立废旧轮胎回收利用体系和信息交换平台，废旧轮胎回收利用体系的建立和发展不能仅仅依靠市场机制，政府部门应积极引导、协调，强化信息服务，充分利用现有的回收网络，逐步建立政府、企业共同参与，市场化运作，有利环境保护的多元回收系统。

3.5 大力发展杜仲橡胶产业

杜仲橡胶是除了三叶橡胶之外世界上唯一具有巨大开发前景的优质天然橡胶资源。我国杜仲栽培面积约35万hm2，占世界种植面积的99％以上。杜仲橡胶改性的橡胶组合物，具有耐磨、抗撕裂、耐腐蚀、防湿滑、滚动阻力小、节能等优点，能够部分替代普通天然橡胶，也是开发高质量轮胎的良好材料。

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