废橡胶综合利用产业的科技进步及展望

平常心 · 发表于 2011-4-22 20:41:32

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二十一世纪伊始十年，伴随中国国民经济的高速发展及整体国力的强大，废橡胶综合利用产业做为循环经济的重要单元，在企业规模、产业结构、科技创新、工装配套研发、环境治理等诸方面取得巨大进步。其中再生橡胶制造业和硫化橡胶粉制造业的综合实力已在诸多领域步入世界先进水平之列。

据粗略统计，近十年产业拥有自主知识产权的专利技术和专有技术已超过110项，其中90%以上的科技成果均由企业的中高级技术人员自主研发完成。

十年来，再生橡胶制造业累计产能逾2100万吨，硫化橡胶粉160余万吨，近三年高品位力学性能的轮胎再生橡胶和特种再生合成橡胶的产能已占年总产量的40%-65%，凸现了再利用产业的高技术含量和社会效能，同时，产业在完成专业产品的同时，回收的废合金钢丝450余万吨，废尼龙涤纶纤维150余万吨，其对已回收轮胎及废橡胶制品的利用率达到98%以上，真正实现了对该类资源的全面综合利用。

一．产品结构自主创新

再生橡胶制造业做为废橡胶综合利用主体，即与我国生胶资源匮乏相关，更和国家提出的“天然橡胶合成橡胶再生橡胶”三胶一体的资源政策和市场需求相联。随着废橡胶资源主体在配方设计上复合化废橡胶中，特别是废轮胎的子午化率提高，重复传统废斜胶胎再生方式已不能完成再生橡胶制造过程，另外，非轮胎橡胶制品的比例高速增长，也给产业带来废合成橡胶制品的再生课题，经过多年努力，再生橡胶制造业依靠自主研发已完成了特级轮胎橡胶、丁基再生橡胶、三元乙丙再生橡胶、丁晴再生橡胶、氯丁再生橡胶、氟再生橡胶等多品种再生工艺的研究，并开始工业化生产。

1.特级轮胎再生橡胶

进入本世纪，轮胎制造业的子午化率由14.75%提高到82%，相应的斜胶胎所占份额逐年递减，特别是全钢子午线结构载重胎的快速增长，使废轮胎原料结构发生质的变化，历经五年的研发，我国特级轮胎再生橡胶已由2006年总份额0.5%升至2010年提高到18%，年产量由当年的2000吨提高到48万吨，高品位力学性能涵盖拉伸强度≥12MPa、≥14MPa、≥16MPa三个等级，2010年生产特A级（拉伸强度≥16MPa伸长率≥450%）企业达到六家，产能前二名分别为福建环科化工橡塑有限公司和山东高密信元橡胶有限公司，生产特1级（TS≥14MPa EB≥420%）企业达到38家，生产特2级（TS≥12MPa EB≥400%）企业达到50余家。

将全钢子午胎按模量梯级分布进行优化设计，进而组合利用已成为再生橡胶制造业工业化生产的未来主流。

2.特种废合成橡胶的再生
2.1丁基再生橡胶

丁基再生橡胶研发始于上世纪末的蒸煮法，工业化规模成功于2002年，目前采用的工艺仍为动态法、螺杆法和捏炼法，其中捏炼法虽工艺简单易行，但因密闭腔材质不耐磨和再生过程产生过量有害烟气难以治理，目前，主流方式仍为动态法，其产量规模最大企业仍为南通回力橡胶有限公司，设计能力达5万吨，2010年，中国橡胶工业协会统计，丁基再生橡胶年产能达到16万吨，占产业再生橡胶总量的6.5%。

2.2三元乙丙再生橡胶

三元乙丙橡胶是一种耐热性优异的合成橡胶，广泛应用于汽车工业的橡胶配件中，而三元乙丙再生橡胶产能发展最快的是近四年，生产方式以动态为主，微波法次之，2010年对全国近二十余家企业的粗略统计，产能达到6.5万吨，占年再生橡胶总产量的2.32%产能最大的企业为浙江杭元橡胶有限公司，设计能力3万吨，该胶种废橡胶理论产生量为40万吨，但因回收渠道和分析定性制约，产能扩大尚需时日。

2.3丁晴再生橡胶

丁晴橡胶是耐烷烃油优异的胶种，国内年耗丁晴橡胶约30万吨，是资源丰富回收窄小的胶种，本世纪前十年，生产丁晴再生橡胶企业已达11家，年产能达到1.1万吨，占年再生橡胶总产能0.4%，产能位列全国之首的为河北沧州华兴橡塑有限公司，设计能力6000吨/Y。

2.4氯丁再生橡胶

氯丁橡胶是一种耐天侯性抗拒氧性的优异胶种，我国每年耗该类生胶约为15万吨，废氯丁橡胶理论产出量约25万吨，目前试生产企业为山东高密信元橡胶有限公司年设计能力1500吨，其原料依赖多种渠道解决，回收渠道有待多方协调。

2.5环保型再生橡胶

该产品是应对欧洲Rose标准考评的，其芳烃含量应低于200，多类重金属指标极苛刻的环保产品，依照轮胎工业出口标准，我国环保型再生橡胶分为两大类，即欧盟标准考评级和出口轮胎产品综合考评级，据分会秘书处统计2010年上述两类环保型再生橡胶产能达到130余万吨，占再生橡胶总量的46%，其中二类比例为3：7。

使用助剂以植物类和石油类为主，按欧盟标准进行综合考评的企业代表为上海肖友橡胶有限公司和天津万达橡胶有限公司，上述两个企业在助剂上不使用芳烃超标的助剂，但产品力学性能仍达到特2级轮胎再生橡胶的技术要求。该胶种虽不能达到特A特1级轮胎再生橡胶技术要求，但代表着再生橡胶产品今后市场要求，是产业环评的基础。

二．再生助剂得研发

1.随着废橡胶资源的结构变化仅依赖传统的多烃基苯酚二硫化物混合物对  结构性助剂轮胎橡胶进行再生愈发困难，产业在近十年自主研发的多种再生活化剂，如用于废全钢子午线轮胎再生的活化剂450，用于提高活性的W510，用于生产无味再生胶和再生合成橡胶的480，行业中在领域中贡献突出的是安徽蚌埠淮河助剂厂，该厂在近六年两次对自主研发的新产品进行部级鉴定，使该产品的市场覆盖率达到较高水平。

2.传统的矿物焦油是再生橡胶制造中主体助剂，该助剂作为高馏程的混合物，含有大量有害刺激性物质，由浙江杭州化学品有限公司研制的气味屏蔽剂 202，其添加后可使含矿物焦油再生橡胶刺激性气味降低50%，可对传统再生配方在高温条件下进行中和反应，降低工艺过程的杂酚含量和再生产品的恶臭排放，目前已在多家企业试应用，环保抽样其硫化氢含量有明显的下降，对再生过程卫生环境的改善有一定的效果。

3.无味助剂的研发：由上海胶特助剂公司和广东茂名石油公司推出的无味植物焦油和低芳烃石油类软化剂，经多年的使用证实，属再生橡胶环保型再生软化剂，该类助剂分别为富含松香酸、树脂酸、脂肪酸的植物类粘稠液体及低芳烃含量低沥青质含量的石油类黑褐色粘稠体，在高温下可对硫化橡胶粉进行浸润有明显的塑化作用，按中国橡胶工业协会和废橡胶综合利用分会编制的“十二五”规划要求，扩大该产品用量逐步替代矿物焦油软化剂已成为“十二五”必需。

三．节能高效的新型工装

“十一五”期间，再生橡胶和硫化橡胶粉制造业的工艺装备更新率达到60%以上，这为受到经济危机冲击的本制造业在节能创新方面提供了重要支撑，更为突出的是新型工装的研发使产业工装水平跃升了一个等级，使部分工装的技术水平达到世界先进水平，仅2009—2010两年用于本制造业的专利技术就达到24项专有技术3项。

1.全量化控制废全钢胎胶粉生产线装备，经多年修改设计已分别由浙江菱正机械有限公司和四川亚联机械有限公司完成，并于2010年分别在鹤壁和成都进行验收鉴定，其专利技术分别达到8项和6项，上述两条胶粉生产线工装虽在外型设计存有不同，但在量化控制、刀具材质的选取、切割刃角设计、生产线整体的合理及美学设计四个方面都成绩斐然。

其中①量化控制采用集成模块分别对系统的单元机台供料流量产量功率输出机组间物料自动调控，产成品粒径分级自动计量包装均可在总控室内完成，其万吨级生产线可由3～5人完成，控制单元数及精度达到美国加拿大同期制造工装水平。

②同产能条件下与国外和地区装置相比，耗能降低50%整体切割单元（25×25cm）；台湾、美国设备装机功率为292kW（400Hp），菱正、亚联设备装机功率为110kW(150Hp)；搓丝单元（钢丝去除率≥92%）：台湾、意大利设备装机功率为220kW （300Hp）、菱正、亚联设备装机功率为75×2kW(205Hp)；

③刀具材质选取寿命，连续工作≥500h，参数相同。2010年菱正公司和亚联公司已将该线的主体部分出口土尔其、巴西、澳大利亚等国家，国内已建示范线四条，今年初菱正、亚联两公司正在总结国内外生产线生产过程中出现的漏料和单元间输送过猛的衔接缺陷，进行补充设计，力求细微之处见完美。

2. 合金堆焊铸钢滚筒粉碎机

由唐山鑫盛橡塑机械有限公司研发的半自动上料全钢胎块胶粉粉碎系统，历时多年的修改升级后，开始批量进入国内外市场，该机特点凸现于硬质合金复合堆焊，重载双列轴承传动润滑，半自动上料、筛分、磁选一体化三个方面，经山东高密信元公司和唐山兴宇公司长达一年时间负载考核滚筒无损耗，在完成30×50胶块上料、粉碎、筛分、磁选达到胶粉（24目）钢丝分离后，总装机107kW，而吨胶粉耗电仅为170Kw/h，胶粉小时产量达500Kg,做到节能高效，2010年销售达到62套，今年该企业已开始从自动化上料设计研发，预计2010年5月1日前完成，使该系统单元劳动强度降低60%，人员配置降低35%。

3. 再生后高温物料骤冷系统

影响再生橡胶产品力学性能的环境因素是季节的温差，胶粉混合物在完成高温高压反应过程后，物料物料内熵由最大降为零，宏观上表现为蒸汽带去大量潜热，物料温度由240℃降低至140℃-150℃。阻止该热氧反应历程的方法是骤冷，进而使再生后的物料达到室温和常温条件，由焦作科元化工机械有限公司研发的空冷水冷复合方式的骤冷系统于2007年完成，历时三年的不断设计，2010年开始工业化应用，由于该机采用复合冷却方式和运能的高速率，可在10-15分钟内完成高温物料的冷却过程，使物料整体温度降低100℃，从而保证了再生物料的力学稳定性，使用效果甚佳，特别适用于高品位力学性能的胶种生产和工艺控制，是专利技术转化为生产力的例证之一。

4. 加压式捏炼法生产线技术

传统的再生物料细化成片工艺采用热炼、捏炼、精炼成片方式，特别是生产特级轮胎再生橡胶时，该系统（俗称为组）机型配置为双台开炼和两台精炼组合方式，单组装机功率达到222kW，小时产能约140-160kg。充分考虑到由再生物料加工成细  成片过程中的剪切挤压原理，山东高密信元橡胶有限公司大胆对该工作进行修正，借鉴本伯里密闭式混炼机腔体内剪切、挤压、层流的熵变原理，采用加压式捏炼机对再生物料先外快速塑化搓切，使再生物料的颗粒细微均化，进而在后段加工中更适合市场外观要求，经过一年应用实践，采用一机三组设计，单班高品位力学再生橡胶达到7吨，吨产品耗能360kW /h，与传统三组装置相比，装机容量由666Kw降至490kW,运作稳定，已获取专利申请书。该加工体系现在完善单元自动化操作，进而减少班组定员，提高效率，降低操作成本。

5. 常压高温连续再生工艺

该工艺是开发于上世纪八十年代，鉴于2010年度的新型再生方法，经不断完善修改由四川都江堰新时代工贸有限公司完成并再获专利申请，应用实践表明，该方法在生产过程彻底杜绝了传统再生方式产生的废气废水造成的污染及后期治理问题，实现了高温无压再生的目的。但鉴于技术软件的转让瓶颈，尚处于成果转化过程中，目前，在该技术原则基础上，一种新模式高温常压方式正处于研发过程中，预计“十二五”规划的初始年份获取准确的工业化应用数据。

6. 中频感应加热技术的研究和应用

中频感应加热是将电能转化成一定频率磁能，进而对磁性材料罐体完成即有感应加热又赋予连续空间传导能的新能源方式，该技术由四川成都天利民橡胶有限公司于2007年提出，历时四年的不断升级换代，于2010年在行业推广应用，该技术在开发应用—统计考评—数据整理三个阶段中，既有成功的范例，也出现缺憾和失误，据2010年统计，该技术配置再生罐17台，成功12台，5台再生罐因  温度控制盲点出现局部变形，感应发生器机箱内污垢堆积层达到3mm,导致电子信号紊乱，致使该技术应用停滞。天利民公司在此期间，会同相关专家和有识之士对成功和失败数据全面剖析认为：

①经河南焦作弘瑞公司中牟公司：告密信元和江西亚中公司使用数据表明：该技术的吨再生用电耗较电阻方式降低20%  吨再生橡胶电耗仅为125~140kw.h是客观真实的。

②环绕式铜排结构经一年时间连续运作，罐体压力在0~2.6MPa，温度在30~250交变条件下，其周向和径向几何尺寸与原设计均衡一致，金属晶格未出现异变，表明该结构设计室合理正确的。该结构加热方式较之电阻带传导方式相比，前者维护率为零，而后，年更新维护率为29.4%稳定性更可靠。

③2010年感应加热方式罐体共17台，故障占5台，分率占29.4%。原因有四个：发生器机箱污垢过厚，导致可控元件信号紊乱。矩型铜板在6 m3锥体多达9~15块，而温控点仅为5个，温控出现盲点；矩型铜排匝间距和矩型匝数差异引发焦点与边缘铜板的感量失衡。

④机箱故障产生购置元件的不稳定。
本着求实科学态度，该课题已实施如下措施：

目前，研究成功和稳定的半桥线路板交四川科技大学进行老化试验，感应频率数据选取请多所专业大学专家学者论证，该项内容已实施完成。

控制板元件做到两个选择，首选国际领先的国外公司产品，次选国内军工企业元件。

在确保上述两次工作落实后，定点、定人进行工业化应用试验，搞好清洁机箱辅助装置设计和配套。

总之，中频感应电磁加热方式，遵循科学严谨态度，克服不利弊端，弘扬节能维护之优势，必使课题和项目在再生橡胶制造业和相关产业获取最大成功。

7. 高线速宽工作面精炼机

始研于亚联机械有限公司的Φ610×480×915高线速精炼机投放市场五年来，其高效节能性已为使用单位认定。该机型作为新型工装具有速比合理、限速高、工作面大于传统机型14.37%的特点。使用该机型较之第一代机型效率提高1.8倍，较第二代机型（24.2：44r/n）提高1.3倍，是一种再生橡胶制造业更新换代机型。

8.中压再生罐

近十年，随着废全钢子午胎产生量扩大和废斜交胎萎缩，废橡胶结构发生质的变化。使用热锅炉钢板为结构性材料的动态罐，基于材质屈服强度局限和高温条件下金属晶格易于蜕变，已不能满足对废轮胎胶粉进行再生要求，更不能制造特级轮胎再生胶时效要求。由淮南化工机械厂、天津化工机械厂、四川亚西机械、亚联机械及河南焦作科元化工机械公司先后为适应胶粉再生要求，先后推出了采用16MnR合金板为基材，工作压力为3.0、3.1、4.0MPa，容积为4 m3、6 m3、8 m3的动态再生罐。近五年该种新型罐体在再生橡胶制造业已达到500 余台，占有率达到35%以上，大大促进了再生橡胶制造业特级轮胎再生橡胶和再生合成橡胶等高附件值产品的数量和质量的提高。

四．环保治理与国策同步

再生橡胶制造业（2941）发展六十年，对反应过程产生的废水、废气、粉尘进行有效治理的是二十一世纪伊始的十年，取得卓有成效治理方法和科技成果，并进行全面治理是“十一五”期间的五年。将治理规范化、法制化、集约化是《再生橡胶行业清洁生产技术规范》的制定过程和报批时段，该标准的实施将会“十二五”乃至今后，对再生橡胶制造业工装选型、工艺能耗、污染物排放及治理、综合利用率、产品合格率五个方面予以实时监查考评。

1. 工艺尾气治理的研发和实施

第一阶段（2001~2005年）阶段再生橡胶制造业在世纪伊始，第一年由昆明理工大学和昆明凤凰公司取得数据是可靠有效的。随后向地处河北任丘的京东橡胶有限公司推广时，遇到了生化菌种在北纬30°以上区域冬季成活困难的课题。虽在治理中为保证菌种活性采用多种措施，终因气候环境条件制约受阻。

2002年有江西国燕橡胶有限公司推出了“物化法”再生工艺尾气治理技术，使工艺恶臭等级降化二个数量级。2003年中国橡胶工业协会在山西平遥召开环保专题工作会议，对该技术进行表彰推广，而后得到石化部表彰。2004年在行业大幅推广，使该技术应用企业达到100余家，行业的面貌得到很大提升。

第二阶段（2006~2010年）受“物化法”技术影响和国务院节能减排国策的实施推进，借助相邻学科先进技术对再生橡胶制造业工艺尾气产生的成分进行鉴别分析，并进行治理的技术成果共取得以下四项：

1.1无压常温工艺尾气治理技术

该技术由焦作科元化工机械有限公司完成，该公司借鉴大型化工企业先进的检测手段，对废气成分进行定性、定量，进而按污染物化    学性质和再生橡胶制造业工艺特点进行设计。经两年不断实践和设计修改，于2008年完成定型，并申报专利。该项技术和设备经行业二十余家应用，取得了治理效果理想、制造成本低、维护简单易操作得一直好评。经天津环科院、山东环保局、四川环保局、江西环保局机构对多家企业现场抽样检测，其HS含量达到0.002mg/L，PH6.8，厂区内外恶臭除去率99.8%，工艺废气经治理后，全部进行重复利用，排放量达到零标准。

1.2生化、物化、离子膜法复合治理技术应用

该技术由福建环科橡胶化工有限公司提出并完成为时三年，该技术采用三复合方式对再生工艺尾气冷凝乳浊液和再生物料进行三段综合治理，经过治理后的再生工艺尾气恶臭评为无味级，HS含量测定达到0.003mg/L（国际二级为0.32）.废水由黑褐色乳浊液蜕变为透明液体，折光指数0.047.再生物料中芳烃含量较之未治理前降低1000个数值，苯并吡含量由227降低为0.1，经过省、地方及国家级专业环监部门检测各项指标均达到国家标准。2007年被发改委确为国家级《循环经济示范企业》。

该技术治理效果好，但造价较高，已向杭元橡胶有限公司等企业转让，并取得预期成效。

2.工艺烟气治理技术

由北京天中方机械有限公司研制的4脘硫、脘硝除味“一体机”已于2009年4月通过部级鉴定并获得专利比准。该“一体机”采用A型负压收集方式对富含苯、甲苯、二甲苯、杂酚、气态硫化物、通用橡胶分子的二聚体等低温挥发性气体进行有序收集，再经两次旋风雾化喷淋冷却，再经专用试剂对混合物进行化学处理和过滤，使工艺烟气得到综合治理，经唐山兴宇橡胶有限公司和高密信元橡胶有限公司历时一年的使用实践，其非甲烷总烃排放达到国家排放标准。该机无废弃物产生，操作简便。2010年该装置向行业进行技术输出达80 余套。

五．国家产业政策的支持和行业标准制订

“十一五”期间，在生橡胶制造业和硫化橡胶粉制造业获得国家及地方重点支持的项目为36项（不完全统计）。其中再生橡胶制造业按《技改》、《技措》科研课题有六项。其中大型企业中福建环科、南通回力、江西国燕、河南爱卡、江苏强维、山东莱芜福泉六家企业获得财政拨款和低息贷款支持。

科研项目六项：废轮胎热解技术（福建环科）、硫化橡胶粉制造及利用（中海油集团）、胶粉制造及路面改性应用等4个单位。

省市级重点支持企业有20余家。例如：无锡市万丰橡胶厂、高密信元橡胶有限公司、唐山兴宇橡塑工业有限公司、焦作弘瑞橡胶有限公司、四川省隆昌海燕橡胶有限公司、江西亚中橡塑有限公司、四川亚西橡塑机器有限公司、四川乐山亚联机械有限责任公司、上海肖友橡胶有限公司等等。

《再生橡胶行业清洁生产水平评价要求》是国家工信部下达中国橡胶工业协会制订的，部颁行业标准。该标准任务书确立于2009年5月，2009年9月开展标准制订工作。历时十五个月的努力，于2010年12月完成送审稿报批工作。

这是一个集工艺考评、能耗考评、环境考评、综合利用率及产品考评为一体的法律性文件，其权重系数的重点是定量部分（说明略）。

这是行业第一部分全面考评的标准，他将为今后企业的定位，特别是确立支撑、支持，进入一个数据统计阶段，标志着产业规范化的开端，具有相当时间段的指导意义。同时，也为我们产业在国家政策抉择提供依据。

六．展望

随着世界性天然资源可采掘量萎缩，第一资源量将在今后的高速需求增长过程中变得更加紧缺，天然橡胶出产量以每年6%速率递增，合成橡胶产量以每年11%递增。而橡胶工业则对生胶的消费增量则达到17`~21%，再生橡胶作为替代资源充实第一资源的不足，其位置不会出现动摇。
生胶价格飙升，其中NR已攀升至40000元/吨，充油SBR也攀升18000元/吨，前者作为自补型橡胶在经济回暖期价格只会震荡。而作为通用型非自补型橡胶SBR则依赖于吨价7000元的炭黑支撑。再生橡胶新品种将是未来市场价廉物美的高分子材料，其市场潜能上无可替代品种。价值取向决定市场地位。

争取国家政策的支持和肯定将是一细致漫长宣传和梯次认知过程，有着行业自律、自强和创新。中国特色的循环经济产业目标一定能实现。

4.“十二五”目标实现依赖科技的不断创新，企业的不断完善。“十二五”期间解决劳动密集型结构，提高自动化，将是科研的重点目标，熟悉国家项目的申办方式途径，将有利于企业得到政府财政支持。

5.环保技术达到相当水平，治理范围达到80%。今后重点是环保技术的升级换代，借助新技术，变有害为有利，是有害物质活性降低，并蜕变为惰性材料，将是“十二五”重点，更是技术路线的基础。

能伸能屈 · 发表于 2011-4-23 11:54:34

现在再生胶行业的确先进多啦！感谢LZ，分享啦

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