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1、废旧橡胶的资源化,资环学院矿物加工0501,日常生活中的橡胶制品,天然橡胶（NR）丁苯橡胶（SBR） 顺丁橡胶（BR） 异戊橡胶（IR） 氯丁橡胶（CR） 丁基橡胶（IIR） 丁晴橡胶（NBR） 氢化丁晴橡胶（HNBR）,乙丙橡胶（EPMEPDM） 硅橡胶（Q） 氟橡胶（FPM）聚氨酯橡胶（AUEU） 丙烯酸酯橡胶（ACMAEM） 氯磺化聚乙烯橡胶（CSM） 氯醚橡胶（COECO） 氯化聚乙烯橡胶（CM或CPE）,前言,废橡胶是仅次于废塑料的一种高分子污染物.废橡胶制品主要来源于废旧轮胎,胶管,胶带,胶鞋,垫板等工业杂品.由于橡胶制品难以降解,已经成为名副其实的”黑色污染”. 而随着汽车工业的
2、发展,轮胎制品的需求不断扩大,废旧轮胎的数量呈现出快速增长的趋势.于是,废旧轮胎落户市场垃圾的行业,并迅速占据了”黑色污染”的空间.废旧轮胎的回收和利用对于解决目前大量废旧轮胎的堆积和污染等问题,无论从经济价值还是在环境保护,资源回收都是值得重视和高值化应用. 在国际上已经成功从微观动力学尺寸,小型批量实验室规模以及中型实验室规模对于废轮胎的热解技术的研究工作中取得重大进展,在热解技术已经逐步取得了工业化的进步,其工艺流程得到应用.,废旧橡胶的回收和利用,回收利用的意义和现状废旧橡胶的处理工艺技术胶粉的活化改性粉体的分类和应用制备再生胶热解和焚烧,大量废旧橡胶制品的现状,1 .回收废橡胶的必要
3、性,1.1 橡胶制品的市场特点1.1.1 橡胶制品的市场需求增量化1.1.2 橡胶制品的生产流程工艺化1.1.3 橡胶制品的废旧回收资源化1.1.4 橡胶制品的性能结构科技化,1.1.1 橡胶制品的市场需求增量化,车用橡胶制品需求量和发展趋势已经明朗 业内人士预测，根据车用橡胶制品需求量和发展趋势，今后丙烯酸酯橡胶将最具发展前途，氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶及氢化丁腈橡胶等的用量也将日趋增加。丙烯酸酯橡胶主要用于制造发动机油封、骨架油封、变速箱油封、气缸盖垫片、油冷却器软管、排气软管、各种型圈等，要求能耐高温，热性能稳定，尺寸稳定，具有良好的弹性。年需求量将为吨，其中生产用量吨，社会维修量（保
4、有量）吨；年需求量万吨，其中生产用量吨，社会维修量吨。耐油性硅橡胶 包括氟硅橡胶、磷硅橡胶和腈硅橡胶，主要用于耐管内层胶、气缸盖罩衬垫。据技术发展预计，各种垫片最终可能都采用硅橡胶，要求既具有优异的耐低温性能，又具有耐油性、抗各类汽油和机油性。年需求量将为吨，其中生产用量吨，社会维修量吨；年需求量吨，其中生产用量吨，社会维修量吨。氟橡胶主要用于发动机和高温骨架油封、曲轴后油封、水泵密封、阀杆密封、单阀膜片、型密封圈、胶管等，要求耐磨性好、粘附性能好。 年需求量将为吨，其中生产用量吨，社会维修量吨；年需求量吨，其中生产用量吨，社会维修量吨。三元乙丙胶主要用于密封条、软管、制动系统，要求有良好的耐
5、热性、耐臭氧老化、耐溶剂性等。年需求量将为万吨，其中生产用量万吨，社会维修量万吨；年需求量万吨，其中生产用量万吨，社会维修量万吨。氢化丁腈橡胶主要用于制造空调管，要求具有优良的气密性以及良好的耐磨性。年需求量将为万吨，其中生产用量吨，社会维修量万吨；年需求量万，其中生产用量吨，社会维修量万吨。目前这些橡胶品种中，丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶国内产品质量不稳定，仍需进口；氟橡胶和氢化丁腈橡胶只能小批量生产，且质量不高；而耐油性硅橡胶国内则是空白，都很有发展潜力。,1.1.2 橡胶制品的生产流程工艺化,伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡
6、胶（生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备塑炼混炼成型硫化休整检验 原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。,1.1.3 橡胶制品的废旧回收资源化,废旧橡胶制品既是一种再生资源,同时也是一种垃圾,处理好了是可再生资源,处理不好则变为有毒,有害的垃圾.废旧轮胎回收利用是一项循环经济工程.从循环经济和废旧垃圾的处理,使之成为变废为宝的良性循环,是目前相关科研
7、和废旧回收行业急需解决的问题和课题!,1.1.4 橡胶制品的性能结构科技化,橡胶制品的性能要求越来越高,特别体现在轮胎制品上,随着路面设施的提高,对于车速,刹车系统等的要求更加苛刻.那么加强橡胶制品的性能结构将必然成为未来橡胶行业发展的一个新起点. 轮胎制品的原材料的变化正拉开橡胶行业技术革新的号角.,轮胎用主要原材料的变化趋势(1),2000年,2005年,备注:本资料来自中华商务网 图表单位:万吨,轮胎用主要原材料的变化趋势(2),2010年 2015年,轮胎用主要原材料的变化趋势分析,由上图表可知轮胎制品对于橡胶的要求越来越高天然胶和合成胶在子午胶所需量大幅度增加,合成胶比例变化不大钢丝
8、帘线和胎圈钢丝将成为轮胎制品中主要辅助成分未来轮胎制品的原材料的变化必将现有轮胎推向淘汰的边缘,势必废旧轮胎处理成为新的工艺原料.,F1的斗争体现的却是轮胎技术含量的斗争,1.2 橡胶制品的主要性能特点,耐老化性能 良好的耐磨性 电绝缘性能优良 耐化学腐蚀性好 冲击弹性较好 耐气候性好 成型粘性好拉伸强度高良好的气密性 化学稳定性 良好耐水性,1.3 橡胶制品的主要运用领域,1.4 日常生活中常见的橡胶制品,Tyre轮胎,Velcro胶管,adhesive tape胶带,胶鞋,2 废旧橡胶的处理工艺技术,废旧轮胎是废旧橡胶产品中数量最大,处理工艺技术最为复杂的产品.在切除胎圈,分离骨架材料(钢
9、丝和纤维材料)后,所有橡胶产品废胶粉碎的工艺技术均相同.,2.1废旧轮胎的处理工艺技术,2.2.1 典型废旧轮胎的化学成分,2.2.2 工艺流程,2.2.1废旧轮胎加工工艺流程图,2.2.3废旧轮胎加工出路,2.3 废旧轮胎胶粉的制备,2.3.1 胶粉的定义胶粉:是通过机械粉碎废旧橡胶而得到的一种粉末状物质.,2.3.2胶粉的分类,按照所用废旧橡胶的种类,胶粉分为:轮胎胶粉胶鞋胶粉制品胶粉,2.3.3废旧轮胎胶粉的制备方法,制备胶粉的四种方法:(一) 常温粉碎法(二) 低温粉碎法(三) 酸碱法(四) 化学法,2.3.4废旧轮胎胶粉的制备方法比较,2.4 胶粉的生产,胶粉生产常采用冷冻粉碎工艺和
10、常温粉碎工艺.冷冻粉碎工艺包括低温冷冻粉碎工艺,低温和常温并用粉碎工艺.粉碎工艺包括预加工,初步粉碎,分级处理和改性四个阶段.,3 胶粉的活化改性,3.1胶粉的活化改性 胶粉的活化改性目的:提高胶粉的配合性能,对表面进行活化改性处理. 改性方法:(1)表面接枝法,(2)互穿网络法,(3)降解再生法,(4)低聚物处理法,(5)饱和量促进剂法.,3.2 常见的化学改性剂,硫化剂邻苯二甲酸酐二辛基钛酸酯亚硝基苯胺苯肼氯化亚铁甲基酚醛树脂及过氧化物等,3.3 胶粉的活性改性,3.3.1胶粉的活化改性机理胶粉活化机理:,胶粉粒子表面吸附配合剂与生胶配合,胶粉表面吸附特定的有机单体和引发剂后在氮气加热反应
11、形成互穿聚合物网络与生胶配合,胶粉表面进行化学处理后付出官能团与生胶结合,粗胶粉表面喷淋聚合物单体后经机械粉碎产生自由基与单体接枝反应,4胶粉的分类和应用,4.1胶粉的分类按照所用橡胶来源不同分:轮胎胶粉,胶鞋胶粉,杂品胶粉;按照生产工艺不同分:常温法胶粉,冷冻法胶粉;按照胶粉粒度大小分:粗胶粉,细胶粉,精细胶粉和超细胶粉;按照是否经过改性分:普通胶粉和活化胶粉等.,4.2 胶粉按粒度分类,4.3胶粉的应用,胶粉应用广泛,在国民经济许多行业中应用. 胶粉三大应用领域: (1)化工领域 (2)建材领域 (3)交通领域,4.3.1胶粉在化工领域的应用,精细胶粉不仅可以作再生胶原料,还可以作填充剂用
12、于轮胎,胶管,胶带,胶鞋,电缆,防水卷材和其他橡胶制品.我国2005年轮胎用胶粉量约6万吨,轮胎中掺用比例约为5到10,自行车车胎掺用量比为15到20,胶管掺用比约为80到90,胶带掺用比为30份,胶鞋可达到35到150份.,4.3.2胶粉在化工领域的应用,用粗胶粉和细胶粉作为制备橡胶砖,橡胶地板,橡胶地毯,运动场塑胶跑道,健身地坪,幼儿园儿童活动场地,学校操场,草坪道路,花园小径等的原料.在建材中使用胶粉材料,除了提高使用性能,增强舒适性,和美观性外,还起到保护环境的作用.,4.3.3胶粉在化工领域的应用,细胶粉可用作沥青改性剂,与热沥青混合作为铺路材料.可延长公路寿命为1到3倍,降低噪音为
13、50%到70 % ,提高耐热性和耐寒性,提高安全性.铁路轨枕采用胶粉,沙子,水泥混合,用模压制成.使之具有重量轻,抗冲击和耐腐蚀的作用.,4.3.4胶粉在纳米材料中的应用前景,纳米科技是迄今三大高科技之一,纳米材料是粉体材料的顶级产品.在橡胶中使用纳米材料的关键技术难点在于如何使之在橡胶中以纳米粒子形态分散,需要大家的努力.总之,在未来的科技发展中,胶粉在纳米材料中的应用必然成为可能.,5.废旧橡胶制备再生胶,再生胶:废旧橡胶经过粉碎,加热,机械处理等物理化学技术过程,使其弹性状况变成具有塑性和黏性的,能够在硫化的橡胶.再生胶不是生胶,5.1 再生胶的定义,5.2 再生胶比较生胶的特点,成分:
14、橡胶烃,增黏剂,软化剂,活化剂;特点:高度分散性,相互掺混性;优点:良好的塑性,收缩性小,流动性好,耐老化性好,硫化速度快,良好的耐热、耐油、耐酸性;缺点:具有洗水性,耐磨性、耐疲劳性差.,5.3 再生胶生产工艺,主要生产工艺:油法(直接蒸汽静态法),水油法(蒸煮法),高温动态脱硫法,压出法,化学处理法,微波法等;我国现有成熟技术工艺:油法,水油法,高温动态脱硫法.,5.4 再生胶生产流程,5.4.1 油法工艺流程,废胶,切胶,洗胶,细碎,滤胶,捏炼,筛选,纤维分离,拌油,脱硫,精炼出片,成品,粗碎,5.4.2 油法工艺特点,工艺简单厂房无特殊要求建厂投资小生产成本底无污水污染再生效果差再生胶
15、性能偏低胶粉粒度要求较低(28之30目),5.4.3 水油法工艺流程,废胶,切胶,洗涤,细碎,滤胶,捏炼,筛选,纤维分离,称量配合,脱硫,精炼出片,成品,粗碎,5.4.4 水油法工艺特点,工艺复杂厂房有特殊要求生产设备多建厂投资大胶粉粒度要求小生产成本较高污水排放,具备污水处理系统再生效益好,再生胶质量高,6 橡胶制品的热解和焚烧,热解:利用外部加热打开化学链,有机物分解成燃料气,富含芳烃的油以及炭黑等有价值的化学产品.,6.1 橡胶的热解,6.1. 2 轮胎热解主要成分,注:上表资料由联邦德国汉堡大学研究,6.1.3 热解工艺流程,废旧橡胶,磁选,流化区流化,除尘器和固体分离,静电除尘,冷却
16、,气液分离,油品冷凝,破碎,剪切,螺旋加料机,分选出金属,流化气流由氮和循环热解气组成,除炭黑,6.2 橡胶的焚烧,轮胎具有很高的燃烧热(2937MJ/kg)废旧轮胎可以作为水泥窑的燃料,可用于燃烧发电.焚烧具体工艺流程见书 P-323,结语,全世界每年有数百万吨橡胶产品经过使用后报废,这类工业废弃物已经成为社会公害.应用粉体技术可以挥手处理这类废弃物,之之成为再生资源,获得再生利用,变废为宝.对于废旧橡胶的资源化回收和利用,也是减少污染,改善环境,实现可持续发展的重要途径.,参考文献,废旧橡胶制品的回收利用 吕百龄中国橡胶碳黑市场前景及新产品开发利用动向 李炳炎橡胶工业用粉体材料的改性 吕百龄从循环经济角度分析废旧轮胎的回收利用发展趋势 何有光固体废物处理与资源化 赵有才等,声明,本PPT内容完全真实,有据可依,如有雷同,纯属巧合!,谢谢大家,