淺析廢舊輪胎高值化綜合利用新模式

唐 帆，路麗珠，黎 廣，強金鳳，蔣水金

（1.安徽世界村新材料有限公司，安徽 馬鞍山 243000；2.安徽世界村智能裝備有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

廢橡膠主要來源于報廢的輪胎、膠管、鞋底、膠帶、橡膠雜件及橡膠邊角余料和廢品等，其中70%來自報廢的汽車輪胎。

作為車輛行駛過程中與地面接觸的唯一部件，輪胎直接與車輛懸架共同作用以緩解車輛行駛過程中受到的沖擊。輪胎本身具備較好的彈性及與路面良好的附著性，對車輛的乘坐舒適性、行駛安全性等方面起到至關重要的作用。在輪胎生產中，生膠約占原材料總消耗量的65%，其他配合劑約占35%[1]。

隨著經濟的快速發展和人民生活水平的逐步提高，我國已成為橡膠消耗量最大的國家。目前，我國年均橡膠消耗量占世界橡膠消耗總量的30%，每年我國所需生膠中70%以上的天然橡膠、40%以上的合成橡膠需從國外進口；伴隨著發達國家輪胎和其他橡膠制品企業將生產基地集中轉移到國內，更使原本就十分緊張的橡膠資源供求矛盾日益加劇，橡膠資源短缺問題對國民經濟發展的影響將會越來越大[2-4]。

1 廢舊輪胎的產生與危害

1.1 廢舊輪胎的產生

目前，我國汽車市場發展迅猛，汽車保有量激增。據公安部統計，截至2018年年底，全國機動車保有量達到3.27億輛，其中公安交通管理部門2018年新注冊登記的機動車達到3 172萬輛[5]。

汽車使用量的激增極大地推動了汽車工業的發展，同時導致產生的廢舊輪胎越來越多。此外，在貨物運輸過程中，由于許多貨車長期超載超速或使用價低質劣的非三包輪胎，進一步加速了廢舊輪胎的產生。據中國橡膠工業協會統計，2018年我國廢舊輪胎產生量為3.798億條，質量達1 459萬t。在逐年增加的車輛保有量和報廢的車輛、車型的更替等相關因素影響下，每年輪胎報廢率將會繼續維持在6%～8%之間[6]。預計到2020年，全國廢舊輪胎的產生量將增大到4.5億條以上，質量將高達2 000萬t以上。

1.2 廢舊輪胎的危害

廢舊輪胎屬于工業有害固體廢物，它是惡化自然環境、破壞植被生長、影響人類健康、危及地球生態環境的有害垃圾之一，被稱為黑色污染[7]。

傳統固體廢物有燃燒、填埋等處理方法，其都不適用于廢舊輪胎。因為廢舊輪胎屬于不熔或難熔的高分子材料，若填埋，廢舊輪胎一般數百年都難以降解而影響生態環境；若燃燒，產生的大量煙塵和廢氣諸如硫化物、苯系物等對環境造成嚴重污染，進而影響人類健康。大量廢舊輪胎長期露天堆放，不僅占用了大量土地資源，且易滋生蚊蟲，同時因熱量難以散發而容易引發火災。

在國外，每年都有因廢舊輪胎堆積引發特大火災的報道。2000年在美國北加州的斯坦尼斯勞斯縣，堆積700萬條廢舊輪胎的堆場自燃起火，熔化出30.283 2萬L油脂流進附近水塘，數百噸污染物飄落到100 km外的舊金山和薩克拉門托，附近城市刮風時下起了黑雨；2008年美國卡萊爾輪胎與輪轂有限公司Bowdon輪胎廠被一場無名大火焚毀，直接損失達100多萬美元，附近28戶居民撤離。因此，廢舊輪胎僅采用貯存的方法不可取，必須采取回收加工循環利用的方法[8-12]。

2 國內外廢舊輪胎綜合利用傳統方式

目前，全球廢舊輪胎綜合利用主要方式有輪胎翻新（其中美國約占60%、歐洲約占30%、我國約占10%）、熱能利用（主要作為燃料用于發電，是歐美日等發達國家的主要利用方式）、熱裂解（國內外應用較少）、制備再生橡膠（中國產量約占世界總產量的80%）、制備膠粒、膠粉（歐美國家正逐漸大量應用于跑道、道路改性瀝青中）[13-18]。

2.1 國外傳統方式

在歐洲約有40%的廢舊輪胎燃燒作為能源利用、約38%用于原材料、約9%用于輪胎翻新、約9%用于對外出口；其中作為原材料使用的廢舊輪胎中約有80%用于生產膠粒和膠粉，少量生產再生橡膠。膠粒和膠粉主要用于人工草皮、運動場地鋪設、改性瀝青、市政工程和建筑材料等。

在美國約有90%的廢舊輪胎被資源化循環利用，其中作為燃料用于煉鋼、生產水泥、造紙、發電等領域的熱能占52.8%，作為原材料用于鋪地等運動設施占16.8%、用于道路等市政工程占11.9%，其他應用占18.5%。尤其鼓勵使用翻新輪胎，即允許載重汽車、飛機、工業和農業機械利用翻新輪胎。廢舊輪胎主要是熱能利用和生產膠粉，其中廢舊輪胎膠粉用來制備改性瀝青，用于游樂場和體育場鋪設等。

在日本，從1993年開始政府鼓勵大規模回收廢舊輪胎，并制訂《再循環法》，即實行廢輪胎管理卡制度，其中明確規定：輪胎生產銷售企業有回收輪胎的義務，嚴禁非法丟棄輪胎。廢舊輪胎回收利用率接近90%，其中21%用于翻新后再利用，19%用作再生橡膠和膠粉，48%用作燃料，12%作填埋處理[19]。

此外，國外發達國家給予廢舊輪胎綜合利用企業政策上的優惠和補貼：（1）廢舊輪胎回收免費，由固定廢舊輪胎收購商直接提供；（2）廢舊輪胎處理免費且給予相應補貼；（3）廢舊輪胎處理企業享受零稅制，企業可以獲得正常的利潤空間，增強企業的持續發展動力[20-21]。

2.2 國內傳統方式

目前國內廢舊輪胎綜合利用傳統方式主要有5種，其中生產再生橡膠占71.5%，輪胎翻新占11.7%，生產膠粉占7.8%，其他（如原形利用、熱裂解等）占9%。

2.2.1 生產再生橡膠

再生橡膠可以部分或全部代替生膠（天然橡膠或合成橡膠）用于生產橡膠制品，以節約生膠及炭黑等用量，并且有利于改善加工性能及橡膠制品的某些性能[22]。目前國內主要以間歇式化學法脫硫生產再生橡膠，能耗較高，易產生二次污染且存在安全隱患，較為環保的方法如微波法再生、超聲法再生等現階段不夠成熟，難以進行工業化生產[23]。

2.2.2 輪胎翻新

輪胎翻新不僅是橡膠工業的重要組成部分，還是資源循環利用產業的組成部分。鑒于輪胎翻新維持了輪胎最初的形狀及物理特性，在盡可能節約能耗、人工等成本且保證其安全使用的前提下，延長其使用壽命，因而被稱為廢舊輪胎循環利用最有效的方法之一[24]。

目前，我國翻新輪胎主要以載重輪胎為主，轎車輪胎一直未引起國家重視且其翻新質量有待考察。原因如下，首先用戶對輪胎保養意識不夠即超載嚴重且更換不勤，從而導致回收的輪胎磨損過度不能用于翻新；其次廣大輪胎用戶甚至政府對輪胎翻新的質量有所擔憂，限制其使用[25-26]。

2.2.3 生產膠粉

廢舊輪胎生產膠粉是集環保與資源再生利用為一體的極具發展前途的循環利用方式，也是提倡發展循環經濟的最佳利用形式。膠粉根據其粒徑大小不同所對應的應用領域不同，可添加到橡膠制品中，也可進行一定的活化改性后應用到防水卷材和膠粉改性瀝青的生產，被廣泛應用于鐵路、公路、建筑材料等領域[27]。目前，我國膠粉的應用工藝不成熟，主要以小范圍的試驗階段為主，難以進行大范圍推廣[28-30]。

2.2.4 原形利用

廢舊輪胎原形利用是采用裁剪、捆綁、沖切等方式，將廢舊輪胎加工成有利用價值的物品，主要用作漂浮燈塔和船舶的護舷及港口碼頭、防波護堤壩、公路交通墻屏、游樂游具、路標以及海水養殖漁礁等。相比其他綜合利用方式，該方法耗費能源和人工成本最小且最為環保，但其使用量較小，不到廢舊輪胎總量的1%，可作為廢舊輪胎綜合利用的輔助途徑[31-32]。

2.2.5 熱裂解

熱裂解是指在隔絕空氣的條件下，利用高溫對廢舊輪胎膠塊進行加熱，使其分解出燃料氣體（氫氣和甲烷等）、油、炭黑及鋼絲等。據相關報道，利用此方法能夠從1 t廢舊輪胎中分離出550 kg燃料油和350 kg炭黑，其最大優點為廢舊輪胎可以轉化為有用的新資源且不產生二次污染。但該方法前期設備等相關配套設施投資大，生產成本高，同時工藝技術還不夠成熟，導致回收物質量不高且不穩定，在目前的推廣過程中遇到一些困難，需要通過進一步探索和改進方可實現產業化[33-37]。

3 廢舊輪胎高值化綜合利用新模式

3.1 從廢舊輪胎到膠粒、膠粉應用全產業鏈生態圈新模式

從廢舊輪胎到膠粒、膠粉應用全產業鏈生態圈新模式為廢舊輪胎→分選→破碎分離→塑膠跑道、橡膠地墊和橡膠磚等。

新模式應用企業有浙江綠環橡膠粉體工程有限公司，該公司致力于開發新型綠色環保橡膠制品及膠粉產業化應用，現擁有子午線輪胎粉碎回收和橡膠粉體綜合利用兩大核心技術，其多項產品被認定為國家級重點新產品并列入國家火炬計劃。

新模式特點如下：（1）廢舊輪胎到膠粒、膠粉破碎過程為純物理切割方式，實現了連續化生產，相比于傳統小三件（切圈機、切條機和切塊機）＋破膠機的設備，具有綠色環保、安全節能且勞動強度低等特點；（2）解決了膠粒、膠粉產品直接應用于塑膠跑道、橡膠地墊、橡膠磚等領域的技術難題，擴大了膠粒、膠粉的應用范圍，大大提高產品的附加值及市場競爭力。

3.2 從廢舊輪胎到改性膠粉應用全產業鏈生態圈新模式

從廢舊輪胎到改性膠粉應用全產業鏈生態圈新模式為廢舊輪胎→分選→破碎分離→磨粉→改性→改性瀝青→防水卷材和道路瀝青等。

新模式應用企業之一為廣西遠景資源再生股份有限公司。該公司以YP03活化膠粉和SBS卷材改性劑系列產品為主，產品主要應用于改性瀝青防水卷材的瀝青改性。

新模式特點如下：（1）在保證產品質量的前提下能夠降低生產成本；（2）可以降低生產過程中的改性溫度，提高安全生產率，降低環保壓力；（3）能夠穩定產品質量，實現生產過程的可控性。

新模式應用企業之二為天津海泰環保科技發展股份有限公司，該公司專注于廢舊輪胎資源綜合利用領域的應用技術研發與推廣，是國家再生資源綜合利用首批項目試點企業。

它開發出“節能環保廢輪胎膠粉改性瀝青路面新材料技術”，并將該技術產品大規模應用于道路工程建設，以此實現廢舊輪胎膠粉改性瀝青資源化循環利用技術與裝備的研究與產業化，形成從技術開發、回收體系、示范基地、資源化利用的完整廢舊輪胎循環產業鏈體系，打造廢舊輪胎綜合利用行業可持續綠色發展的生態圈及專業的廢舊輪胎綜合利用智慧產業。其針對膠粉進行活化改性解決了膠粉因表面惰性與其他物質的相容性差而造成產品不穩定的技術難題，同時實現了改性膠粉應用于防水卷材和道路瀝青領域，大大提高了改性膠粉的產品附加值。

3.3 從廢舊輪胎到混煉膠、新輪胎或橡膠、橡塑制品全產業鏈閉合生態圈新模式

從廢舊輪胎到混煉膠、新輪胎或橡膠、橡塑制品全產業鏈閉合生態圈新模式為廢舊輪胎→分選→破碎分離→磨粉→還原→混煉→造粒→混煉膠→硫化成型→新輪胎或橡膠、橡塑制品。

新模式應用企業安徽世界村新材料有限公司為廢橡膠綜合利用行業科技創新企業。公司整合世界先進技術裝備資源結合自主創新，打造出以廢舊輪胎為原料生產綠色環保再生橡膠、混煉膠及橡膠或橡塑制品的節能、環保、連續化、高值化密閉循環再利用全產業鏈生產示范線，其以“資源-產品-廢物-再生資源”的全產業鏈閉合生態圈為終極目標，帶動了廢橡膠綜合利用行業的發展。

新模式特點如下：（1）廢舊輪胎到膠粒膠粉為純物理切割方式破碎過程，實現了連續化生產，具有綠色環保、安全節能且勞動強度低等特點；（2）膠粉純物理機械螺桿擠出法斷鍵還原生產再生橡膠、連續混煉生產混煉膠產品，生產過程及產品綠色環保，全流程連續化、智能化、自動化；（3）首創橡膠射出技術及中空成型技術生產新輪胎或橡膠、橡塑制品；（4）少量廢氣的處理采用高效、節能廢氣處理集成技術完成。

4 我國廢舊輪胎綜合利用存在的問題

從廢舊輪胎綜合利用處理方式及其相關的工藝技術與裝備兩個方面來看，我國廢舊輪胎綜合利用與國外發達國家相比并不落后，但在管理、立法、優惠政策等方面存在一定的差距[38-41]。從整體來看，我國雖然在逐步完善廢舊輪胎循環利用相關政策及回收體系，但目前存在的問題依然十分嚴峻。

4.1 循環利用率低

2018年我國廢舊輪胎產生量居世界第一。然而我國廢舊輪胎循環利用率極低，輪胎翻新率不足5%，廢舊輪胎循環利用的比例約為60%，遠遠低于世界平均水平。

4.2 管理體系欠缺

國外發達國家相繼成立廢舊輪胎循環利用管理機構，如美國《廢胎管理委員會》、加拿大《廢胎管理局》及《廢胎回用管理協會》等。在我國，目前還沒有專門廢舊輪胎循環利用的管理部門，同時未建立正規的廢舊輪胎循環利用體系。廢舊輪胎循環利用的企業之間存在盲目、無序的相互競爭，導致市場管理秩序混亂，廢舊輪胎綜合利用企業得不到應有的支持。

4.3 立法較為滯后

針對廢舊輪胎循環利用問題，國外發達國家已建立了一整套廢舊輪胎循環利用法律體系，如美國《輪胎回收利用法》，德國《循環經濟與廢棄物管理法》，法國《廢棄物及資源回收法》，日本《促進循環型社會基本法》等。我國2008年出臺《中華人民共和國循環經濟法》，2017年出臺《輪胎生產者責任延伸制》等相關法律，僅提出一些框架性的要求，涉及到有關廢舊輪胎循環利用方面的具體措施并沒有體現。

4.4 優惠政策難以享受

由于廢舊輪胎主要從民間收購，回收體系和稅票體系不健全，在一定程度上使得廢舊輪胎循環利用企業的稅賦增加，生存比較困難，嚴重影響其發展，有些企業瀕臨破產。國外發達國家廢舊輪胎循環利用產業鏈中循環利用實行零稅制，我國財政部出臺的[2015]78號文規定于2015年7月1日開始即征即退增值稅50%，但其中只有廢舊輪胎綜合利用中的輪胎翻新、膠粉、再生橡膠3個產品可享受，對于廢舊輪胎到混煉膠、新輪胎或橡膠、橡塑制品全產業鏈閉合生態圈新模式的企業，其處理廢舊輪胎的最終產品并不在其中。

5 廢舊輪胎綜合利用的發展方向

5.1 建立健全法律法規和回收體系

《中華人民共和國清潔生產促進法》及《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》等法律雖然對廢舊輪胎循環利用具有強制性作用，但是其對循環利用的規范較為籠統，缺乏較為完善的相應制度保障。

對此，應結合目前廢舊輪胎綜合利用行業的發展現狀，建立健全《廢舊輪胎回收利用管理條例》，加強規范廢舊輪胎綜合循環利用體系，同時將廢舊輪胎綜合利用納入到國家的體制管理范疇及城市規劃建設中，并加強產業管理[42]。

5.2 構建循環利用產品標準及準入機制

希望政府針對廢舊輪胎循環利用及其產品的新技術與裝備研發水平建立相應的經濟政策，系統地制定廢舊輪胎循環利用的收費標準及補償機制。從輪胎生產企業源頭做起，加大對研發壽命長、有利于翻新、行駛噪聲低且生產能耗低的輪胎企業的發展投資方面的優惠政策補貼，并對相應輪胎產品制定出相應的標準，同時出臺詳細的《輪胎生產責任制》政策，將廢舊輪胎回收與輪胎生產企業緊密聯系起來。

在廢舊輪胎循環利用中，需特別考慮循環利用程度即產生新產品的價值水平、加工過程及產品的無害化程度等要求，并給予相應的政策補貼，推動其快速發展。另外還需要積極構建市場準入機制，確保廢舊輪胎綜合利用企業符合國家能源節約、環境保護等要求，促進產業可持續發展[43]。

5.3 加快技術與綜合利用模式的創新

針對廢舊輪胎在社會經濟系統中規模、強度及相關代謝特征等影響因素，引入該產業的評價指標體系，并基于對其代謝方式進行分析來確定影響廢舊輪胎代謝方式的影響機制，以此建立健全評價指標體系。廢舊輪胎綜合利用中最為常見的利用方式為生產再生橡膠和熱能利用，通過以資源消耗量、經濟效益、污染排放情況等條件作為考量依據，判斷出有利于社會經濟發展及綠色環境保護的利用方式[44]。

針對廢舊輪胎綜合利用技術創新，應通過增加資金和人才投入，加快相關廢舊輪胎綜合利用技術及裝備的研發力度，并對創新研發工藝技術與裝備進行專利等相關知識產權保護，提升產業化發展水平及綜合競爭力。

在廢舊輪胎綜合利用模式方面，根據地域性產業方向及市場需求情況，加快建設和推廣從廢舊輪胎到膠粒應用、從廢舊輪胎到改性膠粉應用、從廢舊輪胎到新輪胎或橡膠、橡塑制品全產業鏈閉合生態圈新模式，以實現廢舊輪胎高值化綜合利用規模化、標準化和系統化，大大增強其市場競爭力。