——國(guó)家科技支撐計(jì)劃清潔生產(chǎn)技術(shù)系列報(bào)道之二
近年來(lái)，我國(guó)廢輪胎的不斷劇增和橡膠資源的匱乏之間的矛盾日益加劇。2010年，我國(guó)廢輪胎達(dá)到2.33億條（約合860萬(wàn)噸），超過(guò)美國(guó)躍居世界首位。然而，我國(guó)75%的天然橡膠和45%的合成橡膠依賴(lài)進(jìn)口，在國(guó)家大宗戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備資源中對(duì)外依存度位列第一位。因此，大力發(fā)展廢舊輪胎資源綜合利用，不僅能夠變廢為寶，大大緩解我國(guó)橡膠資源短缺，而且能消除廢輪胎帶來(lái)的環(huán)境污染，符合國(guó)家節(jié)能減排的重大戰(zhàn)略需求。
“大量堆積的廢輪胎不僅不易腐化，而且容易引發(fā)火災(zāi)，滋生蚊蟲(chóng)，成為世界各國(guó)普遍面臨的難題。同時(shí)，廢輪胎作為放錯(cuò)位置的資源，越來(lái)越引起世界各國(guó)的重視。”國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題廢舊輪胎超細(xì)粉碎和再生利用技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、南開(kāi)大學(xué)劉雙喜教授在接受記者采訪時(shí)表示，廢輪胎渾身是寶：含有58%~60%的橡膠混合物可生產(chǎn)膠粉和再生膠，22%~24%的尼龍等合成纖維可加工成塑料制品，16%~24%的鋼絲為優(yōu)質(zhì)彈簧的原料。
怎樣才能變廢為寶，化腐朽為神奇？南開(kāi)大學(xué)聯(lián)合4家行業(yè)龍頭企業(yè)，重點(diǎn)突破了五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并建成4個(gè)萬(wàn)噸級(jí)廢輪胎綜合利用示范基地，給出了有力的答案。
膠粉與瀝青混合料改性
廢輪胎膠粉改性瀝青的應(yīng)用在國(guó)外已有30多年的歷史，而我國(guó)則剛剛起步。劉雙喜介紹，采用膠粉改性瀝青鋪路，能夠提高瀝青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗老化和耐久性，并且能夠有效降低路面噪音，減少路面反光，提高路面防滑效果。同時(shí)，采用廢橡塑材料對(duì)道路用瀝青進(jìn)行改性，能夠替代目前被廣泛使用且價(jià)格昂貴的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）和丁苯橡膠等聚合物改性劑，能有效降低道路建設(shè)成本，節(jié)約石油資源。
項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)了廢輪胎膠粉的活化和濕法改性瀝青生產(chǎn)技術(shù)，并建成年產(chǎn)10萬(wàn)噸膠粉改性瀝青的生產(chǎn)示范基地。通過(guò)對(duì)膠粉的活化改性，低目數(shù)膠粉在瀝青中的摻入量可達(dá)到20%以上，工藝過(guò)程和生產(chǎn)時(shí)間大幅縮短，初步估算可節(jié)能60%以上。2007~2010年，項(xiàng)目組使用膠粉改性瀝青鋪路455.3千米，其研究成果被應(yīng)用到上海世博會(huì)、中新生態(tài)城、濱海新區(qū)、空客A320總裝運(yùn)輸?shù)缆返葮?biāo)志性工程及全國(guó)多條高速公路的建設(shè)中。
精細(xì)分級(jí)和纖維分離
劉雙喜告訴記者，80~200目的精細(xì)膠粉相對(duì)于低目數(shù)膠粉（80目以下）具有更高的產(chǎn)品附加值，可應(yīng)用于涂料、防水卷材、橡塑復(fù)合材料等眾多領(lǐng)域。然而，采用傳統(tǒng)過(guò)篩的技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)精細(xì)膠粉的分離。因此，如何實(shí)現(xiàn)精細(xì)膠粉的分級(jí)和纖維與膠粉的分離是關(guān)鍵。
項(xiàng)目組通過(guò)廢輪胎常溫粉碎精細(xì)分級(jí)和纖維分離技術(shù)的研發(fā)，采用變速變量變角度的空氣旋粉分離技術(shù)，成功解決了80至200目精細(xì)膠粉的分離。80目以上膠粉分級(jí)通過(guò)率達(dá)94%以上，200目超精細(xì)膠粉所占的比例達(dá)50%，膠粉中纖維分離率超過(guò)99%，金屬含量≤0.002%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（0.02%）和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（0.01%）。建成的年處理廢輪胎1.6萬(wàn)噸的精細(xì)膠粉生產(chǎn)示范基地，實(shí)現(xiàn)了整條生產(chǎn)線計(jì)算機(jī)集中自動(dòng)控制，是我國(guó)目前自動(dòng)化程度最高的廢輪胎生產(chǎn)精細(xì)膠粉生產(chǎn)線之一。示范企業(yè)生產(chǎn)的廢輪胎膠粉曾作為膠粉改性瀝青原料應(yīng)用到北京2008“綠色奧運(yùn)”工程，包括三環(huán)路、三元橋、四元橋、看丹橋改造，水上運(yùn)動(dòng)中心道路等的建設(shè)改造。
熱裂解制燃油和活性炭黑
目前，熱裂解產(chǎn)品附加值較低是限制廢輪胎熱裂解技術(shù)推廣的主要因素。項(xiàng)目組在開(kāi)發(fā)廢輪胎熱裂解整套工藝的基礎(chǔ)上，著重開(kāi)展了廢輪胎熱解油和熱解炭黑的高值化研究，成功開(kāi)發(fā)出廢輪胎無(wú)剝離微負(fù)壓連續(xù)熱裂解整套工藝，并建成年處理廢輪胎1萬(wàn)噸的廢輪胎熱裂解生產(chǎn)示范基地，將廢輪胎裂解成40%~45%的燃料油、35%的炭黑、10%的鋼絲和10%的可燃?xì)猓瑹o(wú)廢水、廢渣排放，氣體排放達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
熱解炭黑經(jīng)過(guò)處理，可作為輪胎半補(bǔ)強(qiáng)炭黑使用，目前已供中策輪胎、上輪集團(tuán)等輪胎生產(chǎn)企業(yè)使用。將熱解炭黑進(jìn)一步活化處理，可將其制成活性炭，比表面積能夠達(dá)到1000平方米/克以上。另外，該廢輪胎活性炭可作為治理染料廢水和室內(nèi)空氣污染的吸附劑；可用作超級(jí)電容器電極材料；還可以作為催化劑載體應(yīng)用于新能源催化和環(huán)境催化，大幅提高了廢輪胎熱解炭黑的附加值。
粉碎物料高溫動(dòng)態(tài)脫硫
當(dāng)前，我國(guó)大多數(shù)再生膠產(chǎn)品為低品質(zhì)再生膠，不僅使再生橡膠的使用領(lǐng)域受限，也造成橡膠資源的浪費(fèi)。項(xiàng)目組通過(guò)粉碎物料高溫動(dòng)態(tài)脫硫工藝技術(shù)的研發(fā)，開(kāi)發(fā)出拉伸強(qiáng)度高、扯斷伸長(zhǎng)率大的高品質(zhì)再生膠新產(chǎn)品，并建成年產(chǎn)1萬(wàn)噸高品質(zhì)再生膠的生產(chǎn)示范基地。經(jīng)權(quán)威檢測(cè)部門(mén)檢測(cè)，產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度達(dá)到19.5兆帕，扯斷伸長(zhǎng)率達(dá)到550%，門(mén)尼黏度為48。
建立技術(shù)規(guī)范與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)
近年來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為限制我國(guó)再生資源產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要因素。因此，在廢輪胎綜合利用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的研究和制訂方面，項(xiàng)目組參與制訂了1項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和1項(xiàng)行業(yè)技術(shù)指南，組織制訂3項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和1項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)。
此外，劉雙喜透露，項(xiàng)目組還開(kāi)展膠粉改性瀝青、膠粉和再生橡膠等重點(diǎn)行業(yè)的碳排放效益分析，對(duì)廢輪胎綜合利用行業(yè)的二氧化碳減排效益進(jìn)行了核算。通過(guò)對(duì)廢輪胎熱裂解、膠粉、膠粉改性瀝青和再生膠相關(guān)企業(yè)的清潔生產(chǎn)審核，以清潔生產(chǎn)八個(gè)方面為出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境指標(biāo)，形成了膠粉生產(chǎn)、再生膠生產(chǎn)和熱裂解生產(chǎn)的清潔生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。