李湘洲

（长春理工大学，吉林长春130022）

随着交通运输事业日益发达，各类汽车的数量急剧增加。“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%，这使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%。我国既是橡胶消费第一大国，同时也是轮胎生产大国，轮胎年产量达4.4亿多条，2010年产生的废旧轮胎达3亿条。近年来废旧轮胎进口量有增无减，带来了日益严峻的环境和回收处理问题。

国外最初处理废旧轮胎的主要方式为土壤填埋。由于废旧轮胎很难降解，长期在土壤中造成土壤肥力下降，即使降解，产物也为硫、芳烃等有害物质，污染土壤和地下水。废旧轮胎堆放还容易引起火灾，滋生蚊蝇传播疾病。橡胶是极易燃烧物质，着火后基本无法扑灭，只能等待完全燃烧，燃烧过程中产生大量含硫和其他有毒有害气体；在传播疾病方面，美国曾出现过从废旧轮胎堆放处传播恶性传染病的先例。另外，由于国内燃油价格攀升，巨大的利润空间导致土法废旧轮胎炼油盛行，屡禁不止，对环境造成了严重污染。因此，妥善处理废旧轮胎，对保护生态环境十分重要。

从资源回收方面看，橡胶是十分重要的资源，在国民经济中具有重要作用。而我国又是橡胶资源严重不足的国家，橡胶自给率仅在53.8%左右。2010年橡胶产量为328万t，其中天然橡胶78万t，合成橡胶250万t。而当年国内橡胶消费量为683万t，其中天然橡胶318万t，合成橡胶365万t，两者的自给率仅为24.5%和68.5%，因此，我国橡胶行业供需矛盾十分突出[1]。

我国橡胶行业一方面资源紧张，另一方面需求强劲，因此回收利用废旧橡胶资源，发展橡胶行业循环经济就显得十分必要。以9.00 R20轮胎为例，生产一条翻新轮胎比生产一条新轮胎可节约橡胶9 kg。2007年我国翻新轮胎1200万条，共节约橡胶10万t以上，并生产了200万t再生胶和50万t胶粉。若没有这些产品，橡胶供求矛盾会更为严峻[1]。

据统计，2010年，美国废旧轮胎达470万t，欧洲近350万 t，日本超过110万t，我国约160万t[2]。“黑色污染”与资源问题，迫使国内外都十分重视废旧轮胎的回收和综合利用，以达到既避免环境污染，又使资源再生利用的目的。

1 国外废旧轮胎回收利用简况

1.1 回收利用的途径和方向

从20世纪90年代初开始，发达国家就投入大量资金和人力研究开发废旧轮胎的利用，取得了较大的进展。目前主要有4种途径：一是对胎体完好的轮胎进行翻新利用，可以延长轮胎的使用寿命。例如米其林的轮胎可以翻新2～3次，延长总里程近113万km。二是将废轮胎切碎做燃料用于发电等，其热值为29～37 MJ/kg。三是高温裂解回收橡胶烃和炭黑、燃料油等。四是制成胶粒和精细胶粉。精细胶粉的用途广、市场潜力大，可作为沥青改性剂替代弹性塑料橡胶（SBS）或生产改性沥青、防水建材；利用精细胶粉化学反应活性大，不脱硫加入橡胶制品中或轮胎生产中以降低成本；作为建筑用保温填料做隔离、保温材料等。美国利用德国英泰克公司的第五代胶粉设备（RC400-5型）生产的精胶粉纯度已达到99.9%，可替代塑料。

1.2 政府对废旧轮胎回收利用实行鼓励政策

美国回收处理一条废轮胎，政府补贴0.5～1美元；加拿大每销售一条新轮胎，收取3加元附加费，收取的费用集中用于废轮胎的回收与利用；日本每处理一条报废汽车轮胎，政府补贴1.8美元。英、日、德等国免费回收废轮胎，并给予利用企业减免税的政策支持。

1.3 杜绝进口废旧轮胎

目前，世界多数国家不允许进口废旧轮胎，有些发达国家，在禁止进口的同时，还采取鼓励出口的政策。例如美国每年产生废轮胎2.73亿条，回收利用1.81亿条，占生产量的66%，剩余9200万条，其中出口约1500万条，主要出口到巴西、墨西哥等国，这些国家从美国运走1 t废轮胎可获得30多美元的补助，因此出口成为美国消纳不了的废轮胎的转嫁途径[3]。

2 美国废轮胎回收利用政策与立法

2.1 严格的行业准入制度

美国规定运输10条以上、堆放500条以上废轮胎，无论何种方法处理均实行政府审批制度和许可证制度，这样就将废轮胎的数量、流向和再利用方式纳入到政府的统计资料库，有利于政府执法部门进行动态监控。

2.2 专项基金收费和补偿制度

美国各州在推进废轮胎回收利用方面，普遍收取废轮胎回收处理费，但各州的收费标准有所不同。加州自1992年建立废轮胎回收处理专项基金，其来源是向新轮胎销售商征收回收处理费。销售商将废轮胎回收处理费加到零售价格中，再转入加州政府专用基金帐户。收费标准为每条新轮胎1.75美元。这些费用用于专项执法以及资助废轮胎清运、处理和胶粉市场的开发。政府采用差别化补贴的方法来实现产业的结构调整。在加州，废轮胎回收处理专项基金收入每年约有3500～4000万美元，主要用于资助废轮胎胶粉企业开发市场，改善废轮胎野外堆放条件，运输人员及回收市场的管理经费等。

2.3 以法律方式强制实现资源配置、促进市场发展

法律规定，废轮胎不得与生活垃圾或其他废弃物一起运输和处理，否则将受到重罚。这样就迫使轮胎使用者将废轮胎交给新轮胎销售商，销售商要找有废轮胎运输许可证的运输商和处理商进行处理，就要付钱，销售商再从轮胎使用者那里把钱赚回来。这样就形成了一个废轮胎回收、运输、处理市场化运作的产业链和资金流，平衡了各方面的经济利益。

2.4 政府实施强制性的废轮胎回收利用五年计划

美国是一个完全市场化的国家，但对于废轮胎回收利用这样涉及环境与资源的事情，政府还是采取了严格的强制性计划，以推动市场的发展。例如，加州环保局提供的《2006/2007—2010/2011年废轮胎回收利用计划》，该计划是根据加州议会通过的废轮胎回收处理各项法律制定的，其中详细描述了专项基金的使用计划，以及所要支持的具体项目资金和财政预算等[4]。

3 国外废轮胎的利用途径

3.1 废轮胎的直接利用

直接利用是将废轮胎以原有形状或近似原形加以利用，轮胎翻修便是其直接利用中最有效、最经济的利用方式。在使用和保养良好的情况下，一条轮胎可多次翻修，这样总的翻胎寿命往往可达新胎的1～2倍，而所耗原材料仅为新胎的15%～30%，所以各国都普遍重视轮胎翻修工作。目前世界上最先进的翻胎技术为预硫化翻胎法，又称冷翻法，即将已经硫化成型的胎面胶粘合到经过打磨处理的胎体上，装上充气内胎和包封套，送入大型硫化罐，在较低温度和压力下硫化，一次可生产多条翻新轮胎[5]。

除翻修外，废轮胎还可作为人工鱼礁、码头护弦以及赛车道车辆的缓冲材料，在美国还将其做成高速公路的隔音墙使用。

美国康涅狄格州用废轮胎来代替地下管道。他们将废轮胎竖立相叠，排成一列埋入地下，经固定充当泄洪暗渠，很经济实用。

日本有人用废轮胎固坡：将废轮胎整齐地摆放在坡面上，然后用水泥浇灌空隙，使废轮胎与坡面连成整体。这样既节约水泥，又增强了坡面的坚固程度，同时还利用了废轮胎。

法国技术人员利用废轮胎建筑“绿色消音墙”，实践证明，这种消音墙吸音效果极佳，音频在250～2000 Hz的嗓声可被吸收掉85%。具体做法是：沿直径将废轮胎剖成对称的两半，然后将其倾斜层层叠放，再在墙外罩以金属格栅作为防火护板。倾斜20°摆放，以利于排水，避免雨水积存在轮胎内滋生蚊蝇。

与其他综合利用途径相比，废轮胎的直接利用是一种有价值的回收利用方法，在耗费能源和人力较少的情况下使废轮胎物尽其用，但该方法利用废轮胎的量并不大，只有废轮胎量的1%左右[7]。

3.2 热能（燃料）利用

热能利用就是用废轮胎代替燃料使用。废轮胎是一种高热值材料，其燃烧热约为33 MJ/kg，每千克的发热量比木材高69%，比烟煤高10%，比焦炭高4%，与优质煤相当。利用热能的方法是将废轮胎破碎，然后按一定比例与各种可燃废物混合，配制成固体垃圾燃料，供高炉喷吹代替煤、石油和焦炭，供水泥回转窑代替煤，或用于火力发电。其中焙烧水泥是对废轮胎利用率较高的回收方式，在水泥焙烧过程中，废轮胎中的钢丝正好代替制造水泥所需的铁矿石成分，即用废轮胎焙烧水泥，可以少加或不加铁矿石[5]。

如今美国、日本以及欧洲许多国家，有不少水泥厂、发电厂、造纸厂、钢铁厂和冶炼厂都在用废轮胎作燃料，效果很好，不仅降低了生产成本，而且解决了废轮胎引起的环境问题。

3.3 粉碎胶粉后利用

将废轮胎通过常温粉碎或低温粉碎等方法，制备胶粉后加以利用，这是较早就采用的方法，也是目前废轮胎回收一种重要的途径，生产精细胶粉已成为现在废轮胎再利用的主导方向。

胶粉的应用主要有3个方面：一是橡胶工业，用于直接成型弹性体与新胶料并用；二是塑料工业，主要为掺入热塑性塑料和热固性塑料中作为填充或者增韧材料，胶粉在填充前往往需要表面改性，以使其与塑料基体有良好的相容性；三是用于沥青、塑胶跑道和建筑等方面。此外，近年来还开发了许多新用途，如用于制备离子交换剂，改良土壤，或作为轻质工程回填料等[5]。

胶粉工业是废橡胶综合利用产业的一个重要分支，在我国始于20世纪80年代后期。目前胶粉生产工艺主要有两种：常温法和冷冻法。两种工艺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）。在国外，冷冻法粉碎废橡胶早在20世纪70年代就已工业化，采用的冷媒体多为液氮。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[8]。

3.4 热分解

废轮胎的热分解主要包括热解和催化降解。热解技术主要包括常压惰性气体热解、真空热解和熔融盐热解，但无论采用哪种方法，都存在处理温度高、加热时间长、产品杂质多等缺陷。催化降解则采用路易斯酸熔融盐作催化剂，反应速度快，产品质量较热解好。通过热分解可以回收液体燃料和多种化学品。

随着我国能源紧张状况的加剧和能源价格的上涨，近年来利用废轮胎土法炼油在全国蔓延。土法炼油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。一个土法炼油厂每年要烧掉2万t左右的废轮胎，这是一个极大的浪费，必须加以遏制[8]。

总的来说，热分解工艺的设备投资高，附值低，更重要的是燃烧产生苯和二恶英类等致癌毒性气体，对大气环境造成严重污染，对人类和生态构成严重威胁，目前很多发达国家已经明令禁止[5]。

4 国外废轮胎再生新技术简介

4.1 物理再生技术

物理再生是利用外加能量，如力、热—力、冷—力、微波、超声波、射线等，使交联橡胶的三维网络破碎，形成具有流动性的再生胶。

4.1.1 微波再生

微波脱硫法是一种非化学、非机械的一步再生法，它是利用微波能量切断硫—硫键（S—S）、硫—碳键（S—C）而不破坏碳（C—C），从而达到再生的目的。因为微波能量是可控的，各种化学键的键能不同，断裂时所需要的能量也不同。所以微波能断键是有选择的，用这种方法生产的再生胶性能接近原胶。

4.1.2 超声波再生

利用超声波也能够选择性地破坏交联键而保留分子主链，使硫化橡胶达到再生的目的。在硫化橡胶的超声脱硫过程中，除了破坏三维网状结构以外，也导致了部分大分子链C—C键的断裂。因此，有必要进一步研究，以提高超声波脱硫的选择性，只有有选择地破坏化学键，才能最大限度地保持原胶性能。

4.1.3 电子束再生

电子束辐照再生方法是利用丁基橡胶独有的对射线敏感的特性，借助电子加速器产生的高能电子束，对其产生化学断键——解聚效应，使之获得再生。

4.1.4 剪切流动场反应控制技术

不使用化学药剂，通过对废橡胶施加热能、压力、剪切力，使硫化胶的硫键发生断裂，从而生成性能稳定同时具有塑性的再生胶。

4.2 化学再生技术

化学再生就是在一定的温度和溶剂条件下，化学助剂与废胶中的硫—硫键（S—S）作用，使硫键断裂，生成具有流动性的再生胶。再生剂有以下几种。

4.2.1 无机化合物

金属钠可以使硫化胶得到再生。将胶粉悬浮于甲笨、环已烷等溶剂中，在300℃高温，金属钠存在的条件下隔氧处理，可使单硫键、双硫键和多流键断裂。但是金属钠是活泼金属，在环境条件下易发生激烈的化学反应，且反应过程不易控制。隔氧处理的反应条件也比较苛刻，此外，生成的硫化钠以及剩余的溶剂会对环境造成污染。

4.2.2 RV橡胶再生剂

RV是一种再生胶新技术，其基本原理是采用一种化学剂使其与S—S键反应，而破坏C—C键，使硫化网络断裂。该方法精巧、简便、无毒、能耗低，在常温下完成。

4.2.3 RRM再生剂

印度的研究人员开发了一种用植物作为再生剂的新技术，即利用可再生资源（RRM）作为再生剂。在国内，也有人从大蒜、桔子皮等植物中提取出一种植物再生剂，用于废橡胶的再生，得到了较好的效果。天然植物再生剂利用了可再生资源，符合可持续发展条件，对废轮胎带来的黑色污染治理及橡胶资源的回收利用具有积极意义。

4.3 微生物再生技术

微生物再生技术就是利用微生物脱硫，通过减少硫磺的氧化或硫磺交联，使废橡胶粉末表面降解或改性。这种脱硫方法可使废橡胶粉末的表面层从有弹性变成有粘性的糊状，从而与新的生胶混合，制成新的橡胶制品。用微生物脱硫具有成本低和不污染环境等优点，但是这种再生技术用于实践还有很长的路要走。例如，微生物脱硫用的装置和工艺等都是未来需要重点研究的课题[6]。

5 国外经验对我国的借鉴

我国废旧轮胎的循环利用与发达国家相比，还存在着较大的差距。主要表现在以下3方面。

5.1 旧轮胎翻新率低

近年来，旧轮胎的翻新量占生成量的比例虽已从7%上升到10%左右，但与国外仍有较大差距，而且翻新的品种多集中在载重汽车，对于轿车、飞机的轮胎基本没有翻新。

5.2 我国废旧轮胎回收利用的政策支持和管理相对落后

近年，有关部门虽然颁布了《轮胎产业政策》文件，两项国家标准《载重汽车翻新轮胎》、《轿车翻新轮胎》以及一项行业标准《工程机械翻新轮胎》，但实施效果和管理相对落后。目前我国尚无废旧轮胎的回收利用管理部门，也未建立大型正规的回收利用系统。在国外，废旧轮胎回收利用管理机构很多。如美国的“废胎管理委员会”，加拿大的“废胎回用管理协会”等。我国对废旧轮胎的处理尚缺乏优惠政策，而国外废旧轮胎多是无偿利用，政府还有补贴，并实行免税政策。我国不仅不免税，税率还高于其他加工行业。

5.3 我国废旧轮胎回收利用企业普遍生产经营规模小

我国废旧轮胎回收利用企业生产规格普遍偏小，自我革新改进能力低，发展无后劲。大多数翻新轮胎企业工艺装备水平不高，技术力量薄弱。加上我国废旧轮胎资源零星分散，回收、加工、运输费用高，生产经营困难多，所以废旧轮胎回收利用行业长期呈低水平徘徊状态。

为促进废旧轮胎资源的综合利用，在吸取国外成功经验的基础上，结合国内实际情况，不断在技术、管理、政策上创新，要尽快将废旧轮胎资源回收利用逐步纳入法制化管理轨道；建立健全废旧轮胎回收利用网络及机制，负责本地区废旧轮胎集中回收、分类、初加工及再利用的集散；研究制定鼓励废旧轮胎回收利用的经济政策，加快废旧轮胎回收利用的产业化进程，找到既充分利用废旧轮胎资源，又没有二次污染的多种利用途径，为建设节约型社会和加快发展循环经济，开辟新的突破口。

不久前，英国工程师发明了既环保又解决交通堵塞的好办法——铺设橡胶路面。这种“柔软”的公路是用废旧轮胎制成嵌板，然后铺设在已经弃用的铁轨上。新型的橡胶路上可以行驶汽车和电车，时速最高可达80 km。也可将橡胶铺设到人行道上。把低成本的连锁橡胶板铺在废弃铁轨中间，每1.6 km的铁轨中间需要铺设3.54万t废轮胎碎块。每块嵌板是用轮胎碎块制成，在制造过程中，产生的污染很低。由于新路面全部用橡胶制成，不会开裂、破碎、坑洼，也不会因为霜冻而损坏，同时消音效果很好。平日的养护费用非常低，因为每更换一块嵌板的时间仅15 min。这种新型橡胶路的寿命长达20年，这是普通路面难以与之比较的。英国已在北安普敦郡的科比建成了一条长300 m的示范路面。美国和欧洲一些国家也在效仿这种方法制造橡胶路面。据报道，欧盟已出台法律，规定在垃圾掩埋场掩埋或焚烧废旧轮胎均属违法行为，这就使得上述利用废旧轮胎制造橡胶路面极具吸引力[7]。

6 结语

根据我国废旧橡胶利用现状，其发展方式仍应延续中国特色的废旧橡胶综合利用格局，即以再生胶为主，适度发展胶粉，加快以大企业为主，发展轮胎翻新行业。我国统计数据也证明了这条道路是正确的。

再生胶一直是我国废旧橡胶利用的主体，占我国废旧橡胶利用总量的71.3%。这一方面解决了废旧橡胶利用的难题，另一方面缓解了国内橡胶资源的不足。今后5～10年内，再生胶仍将在废旧橡胶利用行业占重要地位。

“十二五”期间，我国废橡胶利用工作的重点是：（1）优化翻胎工艺，使用预硫化胎面技术的全钢子午胎翻胎年产能达到1500万条，轻载、农用、工程胎翻胎达到700万条；（2）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%；（3）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t；（4）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t和45万t；（5）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t[8]。

相信在不久的将来，我国一定能进一步提高包括废旧轮胎在内的废旧橡胶综合利用水平，使废橡胶这一宝贵资源物尽其用。

[1] 李自托.我国废旧轮胎资源利用[J].化学工业，2008(6)：23-25.

[2] 刘彦民.国外废旧橡胶循环利用新技术进展[J].深圳循环经济，2012(3)：61-62.

[3] 编者.我国废旧轮胎回收利用有关情况及建议[J].再生资源研究，2002(3)：18-19.

[4] 高军光.看美国是怎样回收利用废旧轮胎的[J].资源再生，2007(10)：39-41.

[5] 刘军.废旧橡胶的回收和循环利用[J].资源再生，2008(6)：46-47.

[6] 马瑞刚.国内外橡胶再生技术进展[J].资源再生，2008(6)：48-50.

[7] 刘道春.探析回收利用废旧汽车轮胎新技术[J].中国循环经济，2012(7)：41-44.

[8] 钱伯章.我国废旧橡胶综合利用的现状及问题[J].中国循环经济，2012(7)：20-23.