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我国废旧橡胶综合利用加快推动

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我国废旧橡胶综合利用加快推动

发布日期:2017-10-19 作者: 点击:

一、 综合利用现状与规划

  《中国资源综合利用技术政策大纲》和《轮胎产业政策》的贯彻实施,将加快推进我国废旧轮胎资源综合利用,缓解资源和环境压力,培育战略性新兴产业。据了解,“十一五”期间,我国汽车产销量双双超过1300万辆,居世界首位。由于轮胎生产消耗的橡胶资源约占全国橡胶消费总量的70%,使得我国的橡胶消费量和进口量日益增加,其中天然橡胶的进口依存度已连续多年超过75%。2010年,我国产生的废旧轮胎达3亿条。加上近年来废旧轮胎进口量有增无减,带来了日益严峻的回收处理和环境问题。

  随着汽车工业的高速发展,废旧轮胎带来的环保和资源压力越来越大。由于国内燃油价格攀升,巨大的利润空间导致土法废轮胎炼油一度盛行屡禁不止,对环境造成了严重污染。因此,大力发展废旧轮胎综合利用,发展循环经济,对于保障橡胶产业安全乃至国家安全意义重大。

  为使我国废旧橡胶综合利用步入规范化轨道,工信部节能与综合利用司组织起草了《废旧橡胶综合利用指导意见》,表明我国将规范废旧橡胶综合利用。橡胶是我国的四大战略物资之一,我国70%的橡胶资源需依赖进口,因此做好国内废旧橡胶综合利用工作意义重大。

  据工信部介绍,近几年来,我国废旧橡胶综合利用工作取得了较大成效:旧轮胎翻新量逐年上升,占废旧轮胎生成量的比例已从7%上升到10%左右;再生橡胶产业蓬勃发展,再生橡胶已成为重要的橡胶补充资源;我国目前已建成十几条万吨以上的胶粉生产线,生产技术在国际上处于领先水平;废橡胶热裂解技术的推广应用,将不能加工再形成橡胶类资源的废橡胶分解成燃料油,实现了废橡胶的完全综合利用。

  我国废旧橡胶的利用方式,主要为再生胶、胶粉和轮胎翻新三种。目前,在我国废旧橡胶综合利用的各种形式中,再生胶占71.3%,胶粉占7.5%,轮胎翻新占11.8%,其他形式占9.38%。

  中国目前已经成为再生胶工业最发达的国家。我国的再生胶产品不仅满足了国内市场需求,而且在国际市场也占一席之地。近十多年,我国再生胶产品出口到20多个国家和地区,特别是用再生胶加工而成的橡胶制品更是受到了国外的欢迎,仅胶板的出口每年就达10万吨。而且,不仅产品出口、制品出口,成套装备及生产技术也出口。随着我国工程技术人员成功地开发出高品质复原橡胶,在不久的将来,中国这个再生胶大国一定会成为再生胶强国。

  2009和2010年我国再生胶和胶粉总产量分别达到291万吨和317万吨,其中再生胶265万吨和288万吨以上,再生橡胶成为重要橡胶资源补充。

  多年来,我国已形成了以再生胶为主,适度生产胶粉,加快以轮胎大企业为主力发展翻新旧轮胎的具有中国特色的废旧橡胶综合利用格局。目前我国废橡胶综合利用率已达70%以上,不仅实现了天然胶的再生,还突破了合成胶再生的世界性难题。我国已经成为世界废橡胶资源循环利用的典范。

  目前,再生胶已在胶板、垫带、内胎等制品中获得大量应用,在农用胎等低速轮胎中再生胶也可以与天然胶或合成胶按一定比例掺用。胶粉改性沥青在高速公路中的应用仍处试用阶段,热裂解技术在我国尚未成熟。

  国家发改委制定相关政策,推动废旧轮胎综合利用。计划到2015年,我国客货胎翻新率提高到20%,废胎无害化加工利用率提高到15%。

  二、综合利用途径与方法

  目前国内对于废旧橡胶的循环利用主要有三种方法:生产硫化橡胶粉、再生橡胶和热裂解回收利用。

  硫化橡胶粉法

  硫化橡胶粉是以废橡胶为原料,通过机械加工粉碎或研磨制成不同粒度的粉状物质,简称胶粉。它依据废橡胶来源不同和加工成粉末的粒度不同,分很多品种和牌号,是重要的橡胶回收利用材料。

  胶粉工业是废橡胶综合利用产业的一个重要分枝,目前工业化胶粉生产工艺路线主要有两种:常温法和冷冻法。两种工艺路线均需要经过粉碎前预加工、粉碎、分离与输送、筛分和包装等过程。常温粉碎分为粗碎(大于2目),中碎(大于20目)和细碎(大于40目)。 冷冻法粉碎废橡胶在国外早在20世纪70年代就已工业化,采用冷媒多为液氮。冷冻粉碎工艺有两种:一是废橡胶全部在冷冻环境下进行粉碎;二是冷冻和常温并用的粉碎工艺,即先将废橡胶在常温状态下粉碎达到一定粒度后再进入冷冻系统完成细碎。

  胶粉的应用概括起来可分为两大领域:一是回归到橡胶工业作为原料用于制造各种橡胶制品,可以直接用胶粉采用不同工艺方法和配方制造橡胶制品,亦可与其他原料橡胶并用共混制造各类橡胶制品;二是在非橡胶工业的广阔领域中应用,比如用公路工程、铁道系统、建筑工业、公用工程、农业以及其他聚合物材料共混改性等。

  胶粉可以添加在原料橡胶中用于制造各种橡胶制品,达到节约原料橡胶、减少进口、降低橡胶制品成本和改善性能的多重效果。一般来说,当未经处理的粗胶粉加入到橡胶制品中,会提高体系的粘度,降低拉伸强度,这些因素致使橡胶制品只能用于非技术场合,如地板材料、胶垫和鞋类。因此,对性能要求较高的制品,胶粉必须要有较小的粒度并经过活化处理。

  中海油(福建)深冷精细胶粉有限公司于2011年3月下旬就常温初级粉碎工段工艺包合同与浙江菱正机械有限公司签约,此举意味着我国第一个液化天然气(LNG)冷能低温胶粉项目启动。该项目以废旧轮胎为原料,以液态空分产品为依托,生产80~200目高附加值精细胶粉。项目总投资约1亿元,计划于2011年底建成投产,届时可年处理废旧轮胎2万吨,生产精细胶粉1.3万吨,副产钢丝5 000吨、纤维2 000吨。

  再生橡胶法

  再生胶生产是目前我国废旧轮胎再利用的主要方法。再生胶技术早期是建立在天然橡胶逆向化学脱硫工艺技术基础上,生产中的再生(脱硫)化学反应过程会产生较严重的废气,这些酸性废气造成的环境污染治理成本高,技术复杂。国家再生胶,很多发达国家早在20世纪70~80年代就已停止生产,并将再生胶列为有二次污染和能耗高的淘汰产品,加以限制。但我国由于历史性原因和橡胶资源长期匮乏,加之再生胶行业起步较早发展成熟,因此国内一直稳定持续发展,目前已形成近百万吨的生产能力。

  目前,我国废旧轮胎大部分还是用于生产再生胶。虽然再生胶为缓解橡胶资源缺乏和供需矛盾紧张做出过巨大贡献,但全国500多家再生胶企业中万吨以上生产能力的只有大约40家,90%以上的企业属于小型加工企业,技术水平落后,设备陈旧,环境污染严重。随着环境保护要求的提高和管理力度的加强,国家会进一步淘汰二次污染严重、能源消耗高的小再生胶生产。

  目前我国产量在万吨以上的再生胶厂经过近几年的技术改造,采用动态脱硫法进行生产,环境污染问题有所缓解。我国开发的“废橡胶动态脱硫新工艺技术”可从根本上改变再生胶行业污染严重的问题。近年来,国内开发的新型感应加热装置代替再生罐传统的导热和电阻热传导方式,大大减低了工艺能耗和建设投资。如开发的高速比1:2.16的高线速精炼机,大大提高了生产效率和产品质量;开发的生物法、物理法尾气的治理装置,根本上解决了生产过程产生恶臭和脱硫尾气的治理问题;开发了生产过程的分布式控制系统(Distributed Control System,DCS)程序控制技术,实现了智能化全程控制,2009年全行业达到了减排15%的目标。

  国内一些再生胶企业积极组织再生胶新技术、新工艺、新设备和新材料的开发与应用,对解决生产过程中的环境污染起到了积极的作用。这些企业的产品各项性能指标比传统加工工艺有很大提高,可部分直接代替天然橡胶或合成橡胶,并获得了良好的经济效益和社会效益。其中加压捏炼法丁基胶脱硫再生新工艺、高品质再生胶及其制备技术、高品质精细轮胎再生胶等技术分别通过了省部级科技成果鉴定,代表着再生胶的发展方向。

  废旧轮胎热裂解回收利用法

  将废轮胎转化为再生资源的另一种途径是废轮胎热裂解回收利用,裂解后的产品主要为油品、炭黑、可燃气体,可燃气体可回收作为热裂解炉的加热能源,炭黑又可以作化工生产原料。目前,上海绿人生态经济科技有限公司和济南友邦恒誉科技开发有限公司自主开发的废轮胎热裂解生产装置已经成功出口到台湾地区,并在当地形成生产能力。如果能够达到油品无残留硫、尾气排放达到环保要求、产品的市场经济性可行,将为我国废轮胎橡胶(包括危险橡胶废弃物)的最终处置开拓一种很好的资源化处理方法。

  随着我国能源紧张状况的进一步加剧和能源价格的不断上涨,近年来利用废旧轮胎土法炼油在全国蔓延,一部分企业和个人采用简单的砖砌式热解炉将废轮胎烧熔,用钢管引流出液体沉淀后作为锅炉燃油,甚至掺入加油站的成品油中坑害消费者。土法炼油不完全燃烧产生的有毒有害气体和沉淀的油渣造成严重的环境污染,炼油场地周边土壤、地表和地下水遭到严重破坏。一个土法炼油加工点每年烧掉2万吨左右的废旧轮胎,是一种极大的浪费,因此必须加以遏制。采用先进的废轮胎高温热裂解工艺技术及成套设备才是替代土法炼油、保护环境、提高轮胎橡胶资源利用率的有效手段。

  目前,美国、日本等发达国家废轮胎的主要处理方式是利用橡胶的高燃烧值作为燃料利用。但迄今为止我国的废橡胶热能利用还是空白,发电锅炉和生产水泥窑炉直接燃烧的方式尚无应用。

  目前对于废橡胶的循环利用的三种方法各有优缺点,并且在各个国家和地区的使用情况也不尽相同,见表1。

???  废旧橡胶资源循环利用是典型的发展循环经济的范例,中国作为世界橡胶大国,应该在遵循低碳经济的发展道路上做出应有的贡献。目前轮胎资源循环利用已经被列为《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术目录》之中,可以相信,我国的轮胎资源循环利用必将出现一个新的快速发展的局面。

  三、胶粉改性沥青铺路利用进展

  将废旧轮胎用于生产橡胶沥青道路工程材料,目前已成为废旧轮胎再利用的新途径。据介绍,橡胶沥青黏度高、弹性大,提高了抵抗路面产生疲劳裂缝和反射裂缝的能力,降低了路面温度敏感性,延长了混合料的疲劳寿命,能够在一定条件下减薄路面厚度,降低车轮在路面上高速滚动时产生的噪声,改善了行车舒适性。

  胶粉改性沥青用于铺路的试验已经取得很大进展,天津、北京、成都、上海等城市都进行了试点。天津已铺设了80千米的试验路段,并制订了天津市废轮胎胶粉改性沥青路面技术规程;北京市已铺设了22千米的试验路段;四川新筑道路建设工程有限责任公司在成都铺设了40千米的试验路段;香港金邦公司在广东、江苏也铺设了试验路段。目前,交通部的公路司和科技司正联合制订全国胶粉改性沥青施工指南,全面推动胶粉改性沥青在城市道路、高速公路中的应用。相信不久的将来,中国的胶粉工业将会加快发展。

  南开大学研发的“废旧轮胎循环利用”新方法,可利用废旧轮胎胶粉制成公路路面。用废旧轮胎胶粉制成路面,不仅节约资源,而且具有使用寿命长、易于维护和保护人们关节健康等优点。据介绍,每6 000条废旧轮胎制成的胶粉即可铺设1公里双向高等级路面,节约成本达40%。实验表明,使用新方法加工制成的废旧轮胎胶粉改性沥青混合更均匀,反应更彻底,且长时间不发生离析、分层等现象,稳定性大大提高。与旧型改性沥青相比,用废旧轮胎胶粉改性沥青铺设的路面具有极强的抗高温效果,即使在炎热的夏天,地面也不会发生软化现象。此外,其在降低噪声,延长公路使用寿命,降低路面维护费用,防眩目、防水雾以及提高行车安全等方面也表现出显著优势。据介绍,除铺设公路以外,废旧轮胎胶粉还可作为各类防水材料、橡胶制品以及橡塑跑道等多种产品的生产原料。由于胶粉通过机械碾磨制成,因此生产过程中不排放废水和废气。

  截至2009年9月中旬,贵阳机场在跑道建设中使用废轮胎胶粉改性沥青材料,这是全国首次将废轮胎胶粉改性沥青材料用于高品质机场跑道铺设,标志着这一技术经过近5年的实践考验后得到广泛认可。

  四、存在问题和发展前景

  2008年以来,废旧轮胎回收利用方面的政策密集出台。如旧轮胎回收利用方面的两项国家标准《载重汽车翻新轮胎》、《轿车翻新轮胎》和一项行业标准《工程机械翻新轮胎》颁布实施。这三项标准不仅为轮胎翻新行业提供了新的技术规范,更认可了轮胎翻新行业的价值。此外“十一五”国家科技支撑计划重大项目“废旧机电产品和塑胶资源综合利用关键技术与装备开发”作为课题申报,其中涉及废旧轮胎回收利用的项目占到30%。我国2008年12月已将废旧轮胎再利用产业列入增值税全免产品目录。

  目前国内已形成山东、江苏、浙江、福建、四川等十大区域为主的废橡胶综合利用格局,但区域间产业结构和技术水平存在较大差异,部分地区生产方法原始粗放,环保治理不完备。虽然主流再生橡胶企业污染物治理已达到并超过国家标准,但也存在少数不规范生产的小、乱、差企业。从产品结构来看,2010年特级优发下载仅占再生橡胶总量的14%~15%,三元乙丙、丁腈、氯丁及特种橡胶中的氟橡胶、硅橡胶尚未得到量化应用,产品附加值有待进一步提高。

  “十二”期间,废橡胶综合利用行业将在全国范围内完成规模和区域重组,建立江苏、河北、山西重点经济区发展模式,使区域产能分别达到每年80万吨以上水平;80%的企业生产规模达到万吨以上,实现粉碎—再生—加工—应用的有机组合形式;淘汰年产能3 000吨以下无环保配套的企业。

  “十二五”期间,我国应尽快建立起规范的废轮胎回收体系,完善相关法律、法规,制定宽松的财政政策,解禁废轮胎进口,以此推动废轮胎再生利用技术的研发和产业化进程。

  中国废橡胶综合利用行业“十二五”发展规划提纲提出,“十二五”期间,我国废橡胶综合利用行业仍将坚持以再生胶为主、同时发展翻胎和胶粉的中国特色废橡胶综合利用格局;要控制产能过热膨胀,保持年均10%的稳定增长,“十二五”末废旧橡胶综合利用率应达到85%,再生胶年产能达到418万吨、胶粉50万吨、翻胎2 200万条。

  轮胎翻新处在废旧轮胎综合利用产业链和价值链的最前端,应该得到高度重视和大力发展;再生橡胶是橡胶工业的重要原料,应努力实现清洁生产和产品的升级换代;胶粉在公路改性沥青、防水卷材等非橡胶工业领域推广应用前景广阔;热裂解和热能利用等其他废旧轮胎利用方式有必要进行技术储备,贴近特定市场领域开展针对性的开发研究。

  “十二五”期间,我国废旧轮胎中子午胎比例将占90%~92%。为了适应废旧轮胎产品结构的变化,有效利用最大剩余价值,必须加大自主创新力度、优化产品结构。以环保和节能减排为中心,以提高废旧橡胶剩余利用价值、优化产品结构。

  “十二五”期间废橡胶利用的工作重点:一是优化翻胎工艺,使用预硫化胎面技术的翻胎中全钢子午胎翻胎年产能达到1 500万条,轻载、农用、工程胎翻胎达到700万条;二是借鉴相邻学科的优势,研发新一代无臭味、无迁移污染的新型再生活化剂和再生软化剂,无臭味再生胶产量达到总产量的70%;三是扩大特级轮胎再生胶规模,到“十二五”末其比例达到再生胶总产能的15%,年产能达到50万吨;四是合理利用废半钢子午胎资源,生产再生胶和公路改性沥青专用硫化胶粉,年产能分别达到80万吨和45万吨;五是稳定丁基再生胶生产,扩大三元乙丙胶、氯丁胶、丁苯胶以及氟橡胶和硅橡胶等再生合成胶产能,其占再生胶总产能的比例由“十一五”的8%提高到20%,“十二五”末年产能达到85万吨。


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