崔浩 孫源 梁斌 陳燦

1.中海石油環(huán)保服務(wù)（天津）有限公司 天津 300450

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廢舊橡膠具有耐燃、耐堿、耐酸等特點，數(shù)十年也難以自然降解，大量廢舊橡膠造成的黑色污染已成為環(huán)境治理的重要對象。目前，廢舊橡膠產(chǎn)生量每年以8%左右的速度增長，預(yù)計到2020年，廢舊橡膠將會突破2000萬t，其回收利用已經(jīng)成為一項重要的工作。

我國廢舊橡膠循環(huán)利用方式主要為制造再生膠、膠粉以及輪胎翻新。以下關(guān)于廢舊橡膠循環(huán)利用方式進行詳細敘述。

1 再生膠制備

1.1 傳統(tǒng)再生工藝

傳統(tǒng)再生工藝傳統(tǒng)的廢舊橡膠再生是利用物理和化學法，使廢舊橡膠成為具有塑性和可再硫化的橡膠，其主要方法可分為油法、水油法、高溫高壓動態(tài)脫硫法等。油法：粉碎的廢舊橡膠加入再生劑，裝入硫化罐中，在150MPa壓力下進行4～5h的脫硫，然后經(jīng)破碎、捏煉、精華、濾膠、出片等工序，得到再生膠成品。水油法：粉碎的廢舊橡膠在高溫、高壓條件下迅速溶脹脫硫。高溫高壓動態(tài)脫硫法：在高溫、高壓和有再生劑的條件下傳遞能量和熱量并完成脫硫，物料在脫硫過程中始終處于運動狀態(tài)。上述3種方法不僅會產(chǎn)生大量污染物，而且橡膠主鏈鍵會被切斷。此外，采用傳統(tǒng)的塑化方法，能耗高，不利于節(jié)能減排[1]。

1.2 再生新工藝

國內(nèi)再生新工藝主要有常壓動態(tài)硫化工藝、常壓中溫塑化脫硫工藝及低溫連續(xù)再生工藝，主要應(yīng)用如下。某再生膠公司在常壓下對廢舊橡膠連續(xù)脫硫，利用光電數(shù)控自動化技術(shù)改進現(xiàn)有的動態(tài)硫化工藝，在物料輸送中，螺旋攪拌機充分攪拌、剪切、擠壓物料，使各種活化劑均勻地與膠粉分子結(jié)合，硫化橡膠的硫鍵被熱氧化和活化劑迅速破壞，從而破壞了硫化橡膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了彈性，增加了可塑性。吐魯番市國星橡膠有限責任公司研制成功的“常壓中溫橡膠塑化脫硫法”生產(chǎn)過程環(huán)保，再生技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng)，關(guān)鍵技術(shù)達到國際先進水平，在推廣應(yīng)用中得到了用戶的一致好評。青島科技大學汪傳生等發(fā)明了“一種廢舊橡膠低溫連續(xù)再生裝置及工藝方法”，其工序為粉碎解聯(lián)、解聯(lián)捏合、輸送、精煉，工藝簡單、效率高，再生膠物理性能高，且整個過程低溫無污染。上述方法可以解決再生膠的二次污染問題和傳統(tǒng)再生工藝的高能耗問題。

1.3 再生膠市場需求

隨著環(huán)保要求提高，國外對環(huán)保型再生膠的需求增大。美國、德國、意大利、西班牙和巴基斯坦等國對我國再生膠的需求量逐年增長，我國已成為再生膠的主要出口國。同時，近年信息技術(shù)的發(fā)展以及快捷交易平臺的構(gòu)建促進了更多再生膠市場信息交流，再生膠出口前景廣闊[2]。

2 膠粉制備

2.1 膠粉及其生產(chǎn)特點

膠粉是廢舊橡膠經(jīng)過研磨形成的粉末狀材料，其中金屬和纖維骨架材料已被除去，質(zhì)量及含水量小，并有較大的表面積。國內(nèi)在機械化學法、輻射法和涂層包覆法生產(chǎn)活性膠粉研究方面均有一定的成果。用機械化學法生產(chǎn)膠粉工藝較簡單，無“三廢”產(chǎn)生，能耗低，成本低，并且膠粉具有良好的性能。與傳統(tǒng)再生膠生產(chǎn)相比，膠粉生產(chǎn)中無二次污染，廢舊橡膠的利用率較高，并可以生產(chǎn)高附加值、可回收利用的新型產(chǎn)品，是目前較有前途的廢舊橡膠處理方法之一。許多發(fā)達國家將制造膠粉作為回收廢橡膠制品的主要方式。

2.2 膠粉制備方法

膠粉制備方法有常溫粉碎法、低溫粉碎法、溶液粉碎法、超氧處理法、固相剪切擠出法、擠出法、定向爆破法等。其中，常溫粉碎法、低溫粉碎法和溶液粉碎法是膠粉制備的3種主要方法。

常溫粉碎法。常溫粉碎法是利用剪切作用將廢舊橡膠切斷、壓碎，通常包括粗碎和細碎兩個過程。該法最常用的是常溫輥軋法和連續(xù)粉碎法。用該方法生產(chǎn)膠粉，由于廢舊橡膠有較好的彈性，在剪切和破切等作用下得到的膠粉為毛刺狀，表面不均勻，表面積較大，對活化改性有利，并且其與基質(zhì)橡膠的結(jié)合力較大。該方法是目前生產(chǎn)膠粉的主要方法，技術(shù)經(jīng)濟性較好[3]。

低溫粉碎法。低溫粉碎法又稱冷凍粉碎法。首先將廢舊橡膠由彈性材料轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈圆牧?，采用液氮等制冷劑或空氣透平膨脹凍結(jié)，然后利用錘片或研磨圓盤破碎機的沖擊力，實現(xiàn)廢舊橡膠的破碎。通過這種方法，可以得到形狀規(guī)則、表面光滑的橡膠粉。早在20世紀70年代，國外低溫破碎廢橡膠的方法已經(jīng)工業(yè)化，使用的制冷劑主要是液氮。

低溫粉碎法有兩種冷凍處理方式：①全程在冷凍環(huán)境下粉碎廢舊橡膠；②分冷凍和常溫兩個過程，也就是說，廢橡膠在室溫下將被粉碎到一定的大小，然后進入冷凍系統(tǒng)完成細碎。本發(fā)明主要用于高性能橡膠制品。③溶液粉碎法。溶液研磨法是用水或有機溶劑等介質(zhì)將橡膠粉碎而成。英國橡膠和塑料研究協(xié)會開發(fā)了一種典型的超細微粉碎工藝。該工藝采用盤式膠體磨作為研磨設(shè)備，研磨過程較為復(fù)雜,工序為廢舊橡膠粗粉碎、水或溶劑預(yù)處理、研磨粉碎、脫溶劑干燥和膠粉制備。

3 輪胎翻新

輪胎翻新是廢舊橡膠回收利用的重要途徑，即對廢舊輪胎進行修補、加工和硫化，以恢復(fù)其使用價值。輪胎翻新不僅可以延長輪胎的使用壽命，而且可以節(jié)約資源，減少廢棄輪胎對環(huán)境的污染。

3.1 輪胎翻新方法

目前，輪胎翻新技術(shù)主要包括傳統(tǒng)的熱硫化翻新方法（熱翻法）和較新的預(yù)硫化翻新方法（冷翻法）。熱翻法是將廢舊輪胎胎體打磨后，貼上未硫化的胎面，放置于模具內(nèi)，然后在高溫和高壓下進行硫化。熱翻法主要用于處理損壞程度較大的輪胎，或者對輪胎進行局部翻新。采用該方法翻新輪胎時，由于輪胎長時間處于高溫硫化狀態(tài)，胎體受損很大，因此，熱翻法多用于翻新斜交輪胎，不適用于翻新子午線輪胎。采用熱翻法，輪胎新舊材料易脫層，而且能耗大，并且每個硫化罐每次只能硫化單一型號的單條輪胎，無法連續(xù)操作，翻新效率較低[4]。

冷翻法工藝主要分為5步。①用輪胎檢查機對舊輪胎進行篩選；②用輪胎挫磨機對篩選合格的輪胎胎體進行削切、打磨以去除表層老化膠，制成尺寸、表面符合要求的胎體；③胎面噴膠，胎面損壞部分用膠膜修補，磨損部分用墊片加固，并在胎面上粘貼一層膠，作為胎面與預(yù)硫化胎面之間的粘合介質(zhì),用膠合機將輪胎周長匹配合適的預(yù)硫化胎面膠壓合在輪胎胎體上；④將上述步驟處理的輪胎罩上包封套，并將內(nèi)胎、墊帶和輪輞安裝在輪輞拆裝機上；⑤將輪胎總成送入后硫化箱，在較低溫度（100℃）和一定壓力下進行硫化，使輪胎本體和補強墊與預(yù)硫化胎面牢固結(jié)合，完成輪胎翻新。冷翻新工藝顯著提高了加工效率，翻新輪胎美觀、耐磨、使用壽命延長。

3.2 翻新輪胎市場前景

目前，我國僅工程機械輪胎年需求量就已超過500萬套，翻新輪胎市場價值達到6億元。作為廢舊橡膠資源循環(huán)利用的有效途徑，輪胎翻新行業(yè)具有很大的潛力。輪胎翻新和再制造既可為企業(yè)創(chuàng)造價值，也有利于資源的循環(huán)利用[5]。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，廢舊橡膠的產(chǎn)生量將進一步增大。合理地循環(huán)利用廢舊橡膠，既可以避免大量資源的浪費，也符合環(huán)境保護要求。廢舊橡膠循環(huán)利用技術(shù)的逐步完善與創(chuàng)新對于更有效地處理廢舊橡膠和加強環(huán)境保護具有重要的作用。