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廢橡膠循環利用是“高質量可持續發展”的重要一環

2024-09-19

“綠色發展是高質量發展的底色,新質生產力本身就是綠色生產力。”近年來,群峰重工貫徹落實“6G”綠色發展理念,致力于成為綠色制造的領跑者。

隨著汽車工業的迅猛發展,廢舊輪胎產量越來越多,作為工業有害廢棄物,它會對自然環境和植被生長都造成破壞。中國作為世界人口大國,橡膠消耗量也是巨頭。在提倡低碳經濟的時代,因此再生膠應運而生,充分利用我國的橡膠再生資源,緩解橡膠資源短缺,保護生態環境,走循環經濟之路,對我們國家來說具有深遠的戰略意義。

廢橡膠綜合利用是橡膠行業上下游完整產業鏈中的重要一環,也是橡膠行業全生命周期綠色可再生循環利用中不可或缺的一步。在當前我國“3060碳達峰碳中和”的大背景下,廢橡膠綜合利用分會還有很多工作可以做,行業也有很大的潛力可挖,希望行業企業廣泛團結,進一步推動行業的可持續健康發展。


廢舊硫化橡膠再生技術原理

廢舊硫化橡膠經過粉碎、加熱、機械處理等物理化學過程,將其從彈性狀態轉變成具有塑性和粘性的、能夠再硫化的橡膠。廢橡膠的再生過程叫“脫硫”, 這是與硫化反應相反的一個反應過程, 但是并不是把硫化膠中的結合硫與橡膠分子分開,也沒有使橡膠分子的結構完全恢復到生膠狀態,而是使硫化膠部分降解,破壞原有網狀結構,從而使硫化膠可塑性得到一定恢復。再生過程的實質是在熱、氧、機械作用和再生劑的化學與物理作用等的綜合作用下 ,使硫化膠網絡破壞降解 ,斷裂位置既有交聯鍵 ,也有交聯鍵之間的大分子鍵。從脫硫機理來看, 脫硫擠出機則實現兩區段短時間(2-3分鐘)脫硫,前段是高溫氧化斷鏈,溫度可達240℃以上,實現高溫氧化再生;后段是機械低溫剪切,強制斷鏈,實現低溫機械力再生。同時,少量再生劑的使用加快了再生過程的進行。

廢橡膠循環利用是“高質量可持續發展”的重要一環廢輪胎的循環利用方法


廢輪胎熱解

在群峰重工(Peaks-eco)獨特的專利熱解工藝中,以環保的方式獲得了輪胎的二次原材料。

在群峰重工熱解裝置中,橡膠顆粒在沒有氧氣的情況下被分解成其他有價值的二次原料:用于橡膠和塑料工業的焦炭或rCB(回收炭黑),用于化學工業的原油和天然氣。在我們的輪胎熱解廠中,獲得的氣體在熱電聯產裝置中轉化為電能。這使得整個回收廠的能源自給自足。

廢橡膠循環利用是“高質量可持續發展”的重要一環

廢輪胎熱解是在缺氧或情性氣體中進行的不完全熱降解過程,可產生液態、氣態烴類化合物和碳殘渣,這些產品經進一步加工處理能被轉化成具有各種用途的高價值產品。

熱解技術是一種已有很長歷史的工業化生產技術,大量應用于木材、煤、重油、油母頁巖等燃料的加工處理。木材通過熱解干餾可得到木炭;以焦煤為主要成分的煤通過熱解碳化可得到焦炭;氣煤、半焦通過熱解汽化可得到煤氣;重油可進行熱解汽化處理;油母頁巖通過低溫熱解干餾可得到液體燃料產品。在以上諸多工藝中,以焦爐熱解碳化制造焦炭的技術最為成熟,應用范圍最廣。

雖然熱解技術很早就在煙煤生產焦炭方面得到成功應用,但對于城市固體廢物進行的熱解技術研究,直到20世紀60年代才開始得到關注和重視,到了70年代初期固體廢物的熱解處理才得到實際應用。固體廢物經過熱解處理,除可得到便于貯存和運輸的燃料和化學產品外,在高溫條件下所得到的炭殘渣還會與物料中某些無機物與金屬成分構成硬而脆的惰性固體產物,使其后續的填埋處理作業更為安全和便利。

實踐證明,熱解處理是一種有發展前景的固體廢物處理方法,其適宜于城市垃圾、污泥、廢塑料、廢樹脂、廢橡膠等處理以及農林廢物、人畜糞便等具有一定能量的有機固體廢物處理。

廢輪胎熱解處理技術通過轉換可以有效地回收炭黑、富含芳烴的油和高熱值燃料氣,實現能源的最大回收和廢輪胎的充分再利用,具有較高的經濟效益和環境效益,同時具有處理量大、效益高和環境污染小等特點。熱解技術是當今廢輪胎(乘用車輪胎)資源化處理的重要方法。

目前我國熱解設備大致分為兩類:一類是旋轉窯,屬于間歇式生產,進料、出料敞開式操作,粉塵、異味無組織排放,自動化程度低;另一種是連續式熱解裝置,進料、熱解、出料密閉操作,與外界隔絕,無粉塵和異味,不凝可燃氣進入燃燒系統充分燃燒,燃燒系統產生的廢氣經處理有組織排放,但設備投資大。

廢 輪 胎 熱 解 可 得 到 45%~50%熱 解 油、 32%~36%炭黑和12%~15%鋼絲(廢輪胎熱解產物見圖2),這些熱解產物都有各自的用途。熱解炭黑主要來自于輪胎生產過程中添加的炭黑和其他無機填充物,以及熱解過程中由于二次反應造成的焦化反應而形成的部分沉積在熱解炭黑表面的焦炭物質。熱解炭黑為黑色固體,較易被粉碎成粉末狀物質。由于熱解炭黑的收率較高,其品質的高低對熱解工藝的經濟效益將產生重要影響。高品質熱解炭黑產品的收益甚至會遠遠超過熱解油,熱解炭黑用作炭黑或經活化后制成活性炭具有較高的使用價值。

廢橡膠循環利用是“高質量可持續發展”的重要一環廢輪胎的熱解產物

橡膠再生和再利用不同,再生是通過化學反應讓材料改變組成,得到新的材料或者新的基礎材料,這些新的材料可以用到與之前的應用相同或者完全不同的應用場景。目前主要是橡膠脫交聯和深度回收。


深度回收

在群峰重工獨特的專利熱解工藝中,以環保的方式獲得了幾種高質量的二次原材料:

首先,二手車和卡車輪胎的部件以機械方式分離。在強大的金屬分離器的幫助下分揀出來的鋼絲被送往鋼鐵廠,紡織纖維被變成絕緣材料。來自廢舊輪胎的橡膠在雙軸破碎機和磨機中被切碎成顆粒。具有不同粒度的橡膠顆粒可用于制造各種可持續、耐用的產品,或回收成其他二次原材料。

在熱解裝置中,橡膠顆粒在沒有氧氣的情況下被分解成其他有價值的二次原料:用于橡膠和塑料工業的焦炭或rCB(回收炭黑),用于化學工業的原油和天然氣。在群峰重工的輪胎熱解廠中,獲得的氣體在熱電聯產裝置中轉化為電能。這使得整個回收廠的能源自給自足。

廢橡膠循環利用是“高質量可持續發展”的重要一環

再生橡膠在橡膠制品中的應用

再生橡膠被廣泛應用到各種橡膠制品的生產中。在確保橡膠制品質量的前提下合理摻用部分再生膠,減少生膠、炭黑、橡膠助劑、填充劑的用量,既節約了生產成本,也有助于解決廢舊橡膠帶來的環境污染。

·高耐磨類產品:摻用比例50%左右。高耐磨類產品對耐磨性能的要求比較高,其他方面的指標要求較低,在生產中可以加入較多的再生膠,降低生產成本。

·壓模、擠出類工業制品:摻用比例20%左右。再生膠本身的流行性、可塑度優于天然橡膠和合成橡膠,膨脹收縮率小,易于壓延和擠出,不容易發生出現氣泡或膠燒現象。在壓模、擠出類工業制品生產中使用,可以降低產品的廢品率。

·膠板、減振產品等硬質橡膠制品:摻用比例40%左右。在這類硬質橡膠制品中使用適量的再生膠,可以改進橡膠制品的抗沖擊性,硫化時硫化曲線陡峭,減少產品加工工藝時間及硫化時間,起到降本增效的作用。

·輸送帶:摻用比例5%左右。輸送帶是橡膠制品中的一個大類,在輸送帶生產過程中摻用適量的再生膠可以改進膠料的壓延工藝性能,使其表觀質量更好,尤其在輸送帶擦貼膠中使用再生膠,還可以改進膠料的濕潤性能,改善擦貼膠性能。


近年來,國外一些物資回收利用行業,紛紛涉足廢輪胎熱解,并特別關注熱解炭黑及回收熱解炭黑的制備和應用。我國科技部2018年發布國家重點研發計劃“固廢資源化”等重點專項2018年度項目申報指南中第6. 5項“廢乘用車輪胎高效裂解與副產物綜合利用技術”研究內容與考核指標,對行業具有指導意義。充分利用廢舊輪胎資源發展再生橡膠產業,做好橡膠循環利用,已經不僅僅是廢舊輪胎的事情了,而是一個涵蓋所有橡膠制品的橡膠循環利用行業。

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