随着全球对环保与资源循环利用的重视,废旧轮胎处理成为资源回收领域的重要课题。2025年,我国废旧轮胎产生量约为3.3亿条,折合重量超1000万吨,且年报废量以6%至8%的速度持续增长。这类特殊固体废弃物若处置不当,不仅占用土地资源,其复杂的橡胶成分、添加剂及增强材料还可能引发土壤污染、水体污染等环境问题。传统填埋、焚烧方式已难以满足可持续发展需求,因此,探索高效、环保的废旧轮胎无害化破碎及分离技术成为行业焦点。
废旧轮胎的复杂组成使其处理面临多重挑战。其主要成分天然橡胶与合成橡胶具有高弹性网络结构,破碎时易产生弹性变形,导致能耗增加。轮胎制造过程中添加的硫化剂、防老剂等添加剂,在处理时可能释放有害气体,造成二次污染;而钢丝、纤维帘线等增强材料,既增加破碎难度,又影响后续分离效果。
传统处理方式弊端显著。填埋处理因废旧轮胎难以降解,长期占用土地且可能导致有害物质渗出;焚烧虽能减量化,但会产生二氧化硫、氮氧化物等有害气体,污染大气环境,同时高温易腐蚀设备,增加运营成本。现有机械破碎与化学处理技术也存在不足,前者破碎粒度不均、设备磨损严重,后者依赖化学试剂、成本高且污染大,迫切需要技术革新。
《2025-2030年全球及中国废旧轮胎行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出,低温破碎技术通过将橡胶冷却至玻璃化转变温度以下,使其由高弹态转为玻璃态,脆性增加,实现高效破碎。常用液氮、液态二氧化碳等冷却介质,可使橡胶分子链断裂能量减少,破碎粒度均匀,能耗较常温破碎降低 20%-30%,粉尘污染也显著减少。
新型双轴剪切式破碎机针对废旧轮胎结构设计,通过相向旋转轴上的锯齿状刀片实现剪切破碎。刀片采用高强度合金钢并经热处理,耐磨性与耐腐蚀性优异,设备集成智能控制系统,可根据进料速度、破碎力等参数自动调整运行状态,保障破碎效果稳定性。
在能量优化方面,破碎设备可引入电磁感应能量回收装置,将动能转化为电能储存再利用,降低能耗 10%-15%。同时优化破碎温度、压力、时间等工艺参数,如低温破碎中精确控制冷却介质流量与温度,避免能量浪费。
环保措施上,破碎设备关键部位设置布袋除尘器、旋风除尘器等除尘装置,除尘效率超 99%;采用高密度吸音棉包裹设备并设置隔音罩,降低噪声污染,确保粉尘与噪声排放符合环保标准。
基于成分密度差异的分离方法包括重力分选与离心分选。重力分选中,钢丝(密度约 7.8g/cm³)因密度远高于橡胶(1.1-1.2g/cm³)与纤维帘线(1.3-1.5g/cm³),在水或空气介质中迅速沉降,实现初步分离;离心分选利用卧式螺旋离心机的离心力场,使钢丝甩向转鼓外周,橡胶与纤维帘线聚集中心区域,分离效率高、适合大规模处理。
电磁分离技术利用钢丝的磁性特性,通过磁场发生装置、输送装置与收集装置配合,实现钢丝精准分离。高场强永磁体或电磁体可增强吸附力,提升分离效率。
化学分离技术创新采用绿色试剂如超临界二氧化碳、离子液体等。超临界二氧化碳在特定条件下选择性溶胀橡胶,削弱其与其他成分的相互作用;离子液体通过阴阳离子结构促进橡胶分解,配合连续化反应工艺与催化剂,可提高试剂利用率、降低成本。
生物分离技术借助橡胶降解菌分泌的酶特异性断裂橡胶分子链,具有反应温和、能耗低等优点,但目前受限于微生物培养条件苛刻、生长速度慢、降解效率差异等问题,仍需进一步研究优化。
废旧轮胎处理是破解资源循环与环境保护难题的关键环节。当前行业面临处理量增长与技术瓶颈的双重压力,低温破碎、智能设备、绿色分离等技术的应用,为实现废旧轮胎的高效无害化处理与资源化利用提供了可行路径。未来,需进一步推动多学科技术融合,优化工艺参数,降低处理成本,提升废旧轮胎循环利用的产业化水平,以应对日益增长的处理需求,助力 “双碳” 目标下的绿色可持续发展。