Page 36 - 《橡塑智造与节能环保》2024年10期

综述与专论

氯胺脱硫：为报废轮胎的炭黑和橡胶回收

制定新标准

随着汽车工业的不断发展和汽车保有量的不断增 碳排放，不符合循环经济原则。从循环经济的角度
加，对轮胎的需求量也越来越大。预计到2025年，全 来看，回收ELT的主要成分（如炭黑和橡胶）至关重
球轮胎需求量将超过30亿条，增长率为4%，销售额预 要。
计将达到2580亿美元。由于报废轮胎会造成严重的土 热裂解是回收ELT的常见做法，同时以炭黑和轮
地、水和空气污染，因此进一步管理和回收报废轮胎 胎衍生热解油的形式回收一些价值。热裂解是一种热
仍然是全球亟待解决的重大挑战。开发低成本、无害 分解过程，其中橡胶等高分子量分子在惰性气体中分
环境和工业规模的轮胎回收方法越来越受到人们的关 解为较低分子量的分子。当硫化橡胶化合物热解时，
注，为解决这一问题，正在进行大量研究。然而，由 基础橡胶（如天然橡胶INR）、丁苯橡胶[SBR]、丁基
于轮胎的三维结构复杂且多变，能有选择地回收轮胎 橡胶[IIR]或其他橡胶会与延伸的油一起分解和蒸发。
主要成分（如轮胎黑和橡胶）的高效工业规模脱硫技 这会留下炭黑、无机化合物（如锌、钢、二氧化硅和
术还很少见。 钙）和少量碳质残留物。
轮胎是由钢材（14~23.5wt.%）、帘布、天然和 从轮胎热解中回收的低分子量油通常价值较低，
合成橡胶（47~49wt.%）、炭黑和二氧化硅等橡胶助 热解生产商通常将其用作热解炉的燃料。轮胎热解回
剂（22~25wt.%）、添加剂（6~8.5wt.%）、硫化剂 收的炭黑很有价值，但在橡胶应用中，其补强能力
（2.5~3wt.%）和纺织品（1~10wt.%）等不同材料制成 低于原炭黑（VCB）。轮胎热解通常在工业窑炉中
的产品。轮胎的成分因用途而异，在轮胎制造过程中 完成，温度较高（500℃~800℃），会促进多环芳烃
添加的每种成分都有其独特的重要性。然而，填充剂 （PAHs）的形成，众所周知，多环芳烃具有致癌性。
（主要是炭黑和白炭黑）在轮胎生产的橡胶混炼过程 全球正在努力减少这些化合物的生产和排放。此外，
中添加比例较高，因此也是主要影响因素。 炭黑粒度分布不均匀、增强性能较差以及聚集体尺寸
填料可改善机械性能、硬度、抗撕裂性，并可 较大也是通过热解产生的炭黑的主要局限性。由于这
用于控制导热性、磁性和热膨胀。它们可分为非功能 些限制，与原始炭黑相比，断裂伸长率和模量性能较
性或非补强性填料，以及功能性或补强性填料。在橡 差。除了性能和制造方面的挑战外，热解法的另一个
胶中添加非补强填料是为了降低成本。在聚合物材料 缺点是炭黑产量相对较低，这是由于热解法的操作温
中加入填料可提高复合材料的密度和模量。在橡胶基 度较高、转化率较低所导致的。
体中加入填料还可改变其他特性，如流动性和热阻特
性。迄今为止，炭黑是橡胶复合材料中最常用的填充
剂。2017年，全球炭黑产能约为每年1600万吨，其中
约93%用于橡胶工业。
目前回收ELT的方法包括：将整个轮胎用于安全
屏障、蓄水池或回填；通过焚烧回收能源；以及通过
热解或脱硫化回收炭黑和橡胶等材料。传统上，由于
ELTs具有较高的热值，因此通过控制不当的焚烧进
行能源回收被广泛采用。然而，这种方法会导致大量 图1 Arduro的ELT可持续发展方法与传统做法的对比

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