五项关键技术助力废轮胎循环利用
- 2012-10-23 16:54:27690
“大量堆积的废轮胎不仅不易腐化，而且容易引发火灾，滋生蚊虫，成为世界各国普遍面临的难题。同时，废轮胎作为放错位置的资源，越来越引起世界各国的重视。”国家“十一五”科技支撑计划课题废旧轮胎超细粉碎和再生利用技术开发项目负责人、南开大学刘双喜教授在接受记者采访时表示，废轮胎浑身是宝：含有58%~60%的橡胶混合物可生产胶粉和再生胶，22%~24%的尼龙等合成纤维可加工成塑料制品，16%~24%的钢丝为弹簧的原料。
怎样才能变废为宝，化腐朽为神奇？南开大学联合4家行业，重点突破了五项关键技术，并建成4个万吨级废轮胎综合利用示范基地，给出了有力的答案。
胶粉与沥青混合料改性
废轮胎胶粉改性沥青的应用在国外已有30多年的历史，而我国则刚刚起步。刘双喜介绍，采用胶粉改性沥青铺路，能够提高沥青的高温稳定性、低温抗裂性、抗老化和耐久性，并且能够有效降低路面噪音，减少路面反光，提高路面防滑效果。同时，采用废橡塑材料对道路用沥青进行改性，能够替代目前被广泛使用且价格昂贵的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）和丁苯橡胶等聚合物改性剂，能有效降低道路建设成本，节约石油资源。
项目组开发了废轮胎胶粉的活化和湿法改性沥青生产技术，并建成年产10万吨胶粉改性沥青的生产示范基地。通过对胶粉的活化改性，低目数胶粉在沥青中的掺入量可达到20%以上，工艺过程和生产时间大幅缩短，初步估算可节能60%以上。2007~2010年，项目组使用胶粉改性沥青铺路455.3千米，其研究成果被应用到上海世博会、中新生态城、滨海新区、空客A320总装运输道路等标志性工程及全国多条高速公路的建设中。
精细分级和纤维分离
刘双喜告诉记者，80~200目的精细胶粉相对于低目数胶粉（80目以下）具有更高的产品附加值，可应用于涂料、防水卷材、橡塑复合材料等众多领域。然而，采用传统过筛的技术不能实现精细胶粉的分离。因此，如何实现精细胶粉的分级和纤维与胶粉的分离是关键。
项目组通过废轮胎常温粉碎精细分级和纤维分离技术的研发，采用变速变量变角度的空气旋粉分离技术，成功解决了80至200目精细胶粉的分离。80目以上胶粉分级通过率达94%以上，200目超精细胶粉所占的比例达50%，胶粉中纤维分离率超过99%，金属含量≤0.002%，远远超过国家标准（0.02%）和美国标准（0.01%）。建成的年处理废轮胎1.6万吨的精细胶粉生产示范基地，实现了整条生产线计算机集中自动控制，是我国目前自动化程度高的废轮胎生产精细胶粉生产线之一。示范企业生产的废轮胎胶粉曾作为胶粉改性沥青原料应用到北京2008“绿色奥运”工程，包括三环路、三元桥、四元桥、看丹桥改造，水上运动中心道路等的建设改造。
热裂解制燃油和活性炭黑
目前，热裂解产品附加值较低是限制废轮胎热裂解技术推广的主要因素。项目组在开发废轮胎热裂解整套工艺的基础上，着重开展了废轮胎热解油和热解炭黑的高值化研究，成功开发出废轮胎无剥离微负压连续热裂解整套工艺，并建成年处理废轮胎1万吨的废轮胎热裂解生产示范基地，将废轮胎裂解成40%~45%的燃料油、35%的炭黑、10%的钢丝和10%的可燃气，无废水、废渣排放，气体排放达到国家二级标准。
热解炭黑经过处理，可作为轮胎半补强炭黑使用，目前已供中策轮胎、上轮集团等轮胎生产企业使用。将热解炭黑进一步活化处理，可将其制成活性炭，比表面积能够达到1000平方米/克以上。另外，该废轮胎活性炭可作为治理染料废水和室内空气污染的吸附剂；可用作超级电容器电极材料；还可以作为催化剂载体应用于新能源催化和环境催化，大幅提高了废轮胎热解炭黑的附加值。
粉碎物料高温动态脱硫
当前，我国大多数再生胶产品为低品质再生胶，不仅使再生橡胶的使用领域受限，也造成橡胶资源的浪费。项目组通过粉碎物料高温动态脱硫工艺技术的研发，开发出拉伸强度高、扯断伸长率大的高品质再生胶新产品，并建成年产1万吨高品质再生胶的生产示范基地。经检测部门检测，产品拉伸强度达到19.5兆帕，扯断伸长率达到550%，门尼黏度为48。
建立技术规范与产品标准
近年来，标准化体系建设滞后于产业发展，成为限制我国再生资源产业健康发展的重要因素。因此，在废轮胎综合利用产品标准的研究和制订方面，项目组参与制订了1项国家标准和1项行业技术指南，组织制订3项行业标准和1项地方标准。
此外，刘双喜透露，项目组还开展胶粉改性沥青、胶粉和再生橡胶等重点行业的碳排放效益分析，对废轮胎综合利用行业的二氧化碳减排效益进行了核算。通过对废轮胎热裂解、胶粉、胶粉改性沥青和再生胶相关企业的清洁生产审核，以清洁生产八个方面为出发点，综合考虑生产过程经济、技术和环境指标，形成了胶粉生产、再生胶生产和热裂解生产的清洁生产技术规范和清洁生产标准。