旧橡胶循环利用技术进展

崔浩 孙源 梁斌 陈灿

1.中海石油环保服务（天津）有限公司 天津 300450

2.天津北海油人力资源咨询服务有限公司 天津 300482

废旧橡胶具有耐燃、耐碱、耐酸等特点，数十年也难以自然降解，大量废旧橡胶造成的黑色污染已成为环境治理的重要对象。目前，废旧橡胶产生量每年以8%左右的速度增长，预计到2020年，废旧橡胶将会突破2000万t，其回收利用已经成为一项重要的工作。

我国废旧橡胶循环利用方式主要为制造再生胶、胶粉以及轮胎翻新。以下关于废旧橡胶循环利用方式进行详细叙述。

1 再生胶制备

1.1 传统再生工艺

传统再生工艺传统的废旧橡胶再生是利用物理和化学法，使废旧橡胶成为具有塑性和可再硫化的橡胶，其主要方法可分为油法、水油法、高温高压动态脱硫法等。油法：粉碎的废旧橡胶加入再生剂，装入硫化罐中，在150MPa压力下进行4～5h的脱硫，然后经破碎、捏炼、精华、滤胶、出片等工序，得到再生胶成品。水油法：粉碎的废旧橡胶在高温、高压条件下迅速溶胀脱硫。高温高压动态脱硫法：在高温、高压和有再生剂的条件下传递能量和热量并完成脱硫，物料在脱硫过程中始终处于运动状态。上述3种方法不仅会产生大量污染物，而且橡胶主链键会被切断。此外，采用传统的塑化方法，能耗高，不利于节能减排[1]。

1.2 再生新工艺

国内再生新工艺主要有常压动态硫化工艺、常压中温塑化脱硫工艺及低温连续再生工艺，主要应用如下。某再生胶公司在常压下对废旧橡胶连续脱硫，利用光电数控自动化技术改进现有的动态硫化工艺，在物料输送中，螺旋搅拌机充分搅拌、剪切、挤压物料，使各种活化剂均匀地与胶粉分子结合，硫化橡胶的硫键被热氧化和活化剂迅速破坏，从而破坏了硫化橡胶的网络结构，降低了弹性，增加了可塑性。吐鲁番市国星橡胶有限责任公司研制成功的“常压中温橡胶塑化脱硫法”生产过程环保，再生技术属国内外首创，关键技术达到国际先进水平，在推广应用中得到了用户的一致好评。青岛科技大学汪传生等发明了“一种废旧橡胶低温连续再生装置及工艺方法”，其工序为粉碎解联、解联捏合、输送、精炼，工艺简单、效率高，再生胶物理性能高，且整个过程低温无污染。上述方法可以解决再生胶的二次污染问题和传统再生工艺的高能耗问题。

1.3 再生胶市场需求

随着环保要求提高，国外对环保型再生胶的需求增大。美国、德国、意大利、西班牙和巴基斯坦等国对我国再生胶的需求量逐年增长，我国已成为再生胶的主要出口国。同时，近年信息技术的发展以及快捷交易平台的构建促进了更多再生胶市场信息交流，再生胶出口前景广阔[2]。

2 胶粉制备

2.1 胶粉及其生产特点

胶粉是废旧橡胶经过研磨形成的粉末状材料，其中金属和纤维骨架材料已被除去，质量及含水量小，并有较大的表面积。国内在机械化学法、辐射法和涂层包覆法生产活性胶粉研究方面均有一定的成果。用机械化学法生产胶粉工艺较简单，无“三废”产生，能耗低，成本低，并且胶粉具有良好的性能。与传统再生胶生产相比，胶粉生产中无二次污染，废旧橡胶的利用率较高，并可以生产高附加值、可回收利用的新型产品，是目前较有前途的废旧橡胶处理方法之一。许多发达国家将制造胶粉作为回收废橡胶制品的主要方式。

2.2 胶粉制备方法

胶粉制备方法有常温粉碎法、低温粉碎法、溶液粉碎法、超氧处理法、固相剪切挤出法、挤出法、定向爆破法等。其中，常温粉碎法、低温粉碎法和溶液粉碎法是胶粉制备的3种主要方法。

常温粉碎法。常温粉碎法是利用剪切作用将废旧橡胶切断、压碎，通常包括粗碎和细碎两个过程。该法最常用的是常温辊轧法和连续粉碎法。用该方法生产胶粉，由于废旧橡胶有较好的弹性，在剪切和破切等作用下得到的胶粉为毛刺状，表面不均匀，表面积较大，对活化改性有利，并且其与基质橡胶的结合力较大。该方法是目前生产胶粉的主要方法，技术经济性较好[3]。

低温粉碎法。低温粉碎法又称冷冻粉碎法。首先将废旧橡胶由弹性材料转变为脆性材料，采用液氮等制冷剂或空气透平膨胀冻结，然后利用锤片或研磨圆盘破碎机的冲击力，实现废旧橡胶的破碎。通过这种方法，可以得到形状规则、表面光滑的橡胶粉。早在20世纪70年代，国外低温破碎废橡胶的方法已经工业化，使用的制冷剂主要是液氮。

低温粉碎法有两种冷冻处理方式：①全程在冷冻环境下粉碎废旧橡胶；②分冷冻和常温两个过程，也就是说，废橡胶在室温下将被粉碎到一定的大小，然后进入冷冻系统完成细碎。本发明主要用于高性能橡胶制品。③溶液粉碎法。溶液研磨法是用水或有机溶剂等介质将橡胶粉碎而成。英国橡胶和塑料研究协会开发了一种典型的超细微粉碎工艺。该工艺采用盘式胶体磨作为研磨设备，研磨过程较为复杂,工序为废旧橡胶粗粉碎、水或溶剂预处理、研磨粉碎、脱溶剂干燥和胶粉制备。

3 轮胎翻新

轮胎翻新是废旧橡胶回收利用的重要途径，即对废旧轮胎进行修补、加工和硫化，以恢复其使用价值。轮胎翻新不仅可以延长轮胎的使用寿命，而且可以节约资源，减少废弃轮胎对环境的污染。

3.1 轮胎翻新方法

目前，轮胎翻新技术主要包括传统的热硫化翻新方法（热翻法）和较新的预硫化翻新方法（冷翻法）。热翻法是将废旧轮胎胎体打磨后，贴上未硫化的胎面，放置于模具内，然后在高温和高压下进行硫化。热翻法主要用于处理损坏程度较大的轮胎，或者对轮胎进行局部翻新。采用该方法翻新轮胎时，由于轮胎长时间处于高温硫化状态，胎体受损很大，因此，热翻法多用于翻新斜交轮胎，不适用于翻新子午线轮胎。采用热翻法，轮胎新旧材料易脱层，而且能耗大，并且每个硫化罐每次只能硫化单一型号的单条轮胎，无法连续操作，翻新效率较低[4]。

冷翻法工艺主要分为5步。①用轮胎检查机对旧轮胎进行筛选；②用轮胎挫磨机对筛选合格的轮胎胎体进行削切、打磨以去除表层老化胶，制成尺寸、表面符合要求的胎体；③胎面喷胶，胎面损坏部分用胶膜修补，磨损部分用垫片加固，并在胎面上粘贴一层胶，作为胎面与预硫化胎面之间的粘合介质,用胶合机将轮胎周长匹配合适的预硫化胎面胶压合在轮胎胎体上；④将上述步骤处理的轮胎罩上包封套，并将内胎、垫带和轮辋安装在轮辋拆装机上；⑤将轮胎总成送入后硫化箱，在较低温度（100℃）和一定压力下进行硫化，使轮胎本体和补强垫与预硫化胎面牢固结合，完成轮胎翻新。冷翻新工艺显著提高了加工效率，翻新轮胎美观、耐磨、使用寿命延长。

3.2 翻新轮胎市场前景

目前，我国仅工程机械轮胎年需求量就已超过500万套，翻新轮胎市场价值达到6亿元。作为废旧橡胶资源循环利用的有效途径，轮胎翻新行业具有很大的潜力。轮胎翻新和再制造既可为企业创造价值，也有利于资源的循环利用[5]。

4 结语

随着经济的快速发展，废旧橡胶的产生量将进一步增大。合理地循环利用废旧橡胶，既可以避免大量资源的浪费，也符合环境保护要求。废旧橡胶循环利用技术的逐步完善与创新对于更有效地处理废旧橡胶和加强环境保护具有重要的作用。