【正文】 以大幅度進(jìn)入人們的生活之中，由此產(chǎn)生的廢舊輪胎數(shù)逐年增加。全世界每年生產(chǎn)的橡膠制品約3100萬噸，其中約50%是輪胎。橡膠制品數(shù)量的增長使其廢棄品的數(shù)量也越來越多。資料顯示，居世界第一，約310噸。大量廢舊輪胎的堆積占用了寶貴的土地資源，還容易滋生蚊蟲細(xì)菌，傳播疾病，危害居民健康，而且極易引起火災(zāi)，造成環(huán)境污染。歐盟已將廢舊輪胎列為需優(yōu)先處理的廢棄物，目前已禁止將廢舊輪胎碎片進(jìn)行填埋處理。2002年我國的廢輪胎回收率僅為47％。隨著科技的發(fā)展，質(zhì)優(yōu)價廉的合成橡膠使輪胎翻新和再生膠的市場越來越小，并且生產(chǎn)再生膠和膠粉還存在能耗大，環(huán)境污染的嚴(yán)重問題，生產(chǎn)已持續(xù)萎縮。熱解法可以帶來很高的能源回收率，生成的熱解氣、熱解油和炭黑產(chǎn)物與工業(yè)產(chǎn)品性能相似，為高品位能源，方便運(yùn)輸，再利用時產(chǎn)生的污染也較少，因此具有較高的附加值。一般輪胎胎面膠中所含各組分的質(zhì)量份數(shù)大致是橡膠55%~60%、炭黑30%~33%、有機(jī)助劑6%~9%、無機(jī)助劑3%~6%。（1）制備燃料油的工藝。（3）制備燃料氣的工藝。廢輪胎熱解的一般工藝流程如下圖所示。經(jīng)過一定的時間裂解反應(yīng)后，廢舊輪胎膠料中所含的油全部蒸發(fā)，殘余在爐內(nèi)的即為熱裂解炭黑與鋼絲。實(shí)際上在磁選分離之前，已經(jīng)進(jìn)行了人工除鋼。利用炭黑的疏水性，將磁選后的炭黑進(jìn)行水洗分離。另外在磁選中沒有分離出來的一些小鋼絲(主要是夾在小塊狀炭黑中)，在水洗過程中也可以達(dá)到分離的效果。有文獻(xiàn)介紹，在橡膠配合實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，較細(xì)的熱解炭黑呈現(xiàn)出接近較高品級炭黑的性能，其中包括拉伸強(qiáng)度的提高。粉碎效果較好，但篩板的磨損稍大，如采取先粗粉，后進(jìn)入微粒粉碎機(jī)，估計(jì)效果更佳?！　。ǎ保┐呋療峤饧夹g(shù)是在廢輪胎熱解過程中添加相應(yīng)催化劑（分子篩類催化劑、堿金屬及其氧化物、過渡金屬氧化物和堿液等）以提高熱解效率的熱解過程?！　。ǎ常┒栊詺怏w熱解技術(shù)是指在輪胎熱解的過程中向反應(yīng)器內(nèi)通入惰性氣體對反應(yīng)物進(jìn)行吹掃，該方法可以大大減少揮發(fā)相產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，抑制了揮發(fā)相產(chǎn)物的二次裂解，從而能夠提高熱解油的收率［17－18］。該方法的特點(diǎn)是固體產(chǎn)物的收率相對較高，熱解油的收率在40％以上［22－24］。廢輪胎一般在200℃。如果溫度緩慢上升，（溫度較低時主要是天然橡膠的裂解，溫度較高時主要是合成橡膠的裂解）將形成DTG雙峰；而溫度迅速上升時，輪胎中的合成橡膠與天然橡膠的熱解失重溫區(qū)相互交叉，使得混合膠樣的TG和DTG圖中也僅能呈現(xiàn)出一個共同的失重（TG）平臺或一個DTG峰［3］，故該機(jī)理對升溫速率提高時DTG雙峰變成1個單峰的原因做出了正確的解釋，不足的是沒有考慮增強(qiáng)油、增塑劑等有機(jī)助劑的熱分解。崔洪等人［3］假設(shè)廢輪胎熱解反應(yīng)是一級反應(yīng)，由此推導(dǎo)出的動力學(xué)方程滿足Arrhenius定律［3］；Kim S等［1］假設(shè)橡膠輪胎每一組分分別進(jìn)行不可逆一級降解反應(yīng)，總反應(yīng)是每一組分的反應(yīng)之和；Leung DYC［1］等分別提出了三組分模擬模型和三彈性體模擬模型。圖3　廢輪胎熱解工藝示意 熱解過程輪胎的熱解過程是一個復(fù)雜的過程：將輪胎緩慢加熱，在不同的溫度區(qū)段，輪胎中的相應(yīng)成分先進(jìn)行解聚、再進(jìn)行縮聚和環(huán)化的復(fù)雜過程。廢輪胎熱解動力學(xué)研究經(jīng)歷了一個漫長的探索過程，比較著名的動力學(xué)模型主要有單步模型、多步模型和多膠體模型等。其缺點(diǎn)是過于簡單且不能合理解釋熱解曲線中多個質(zhì)量損失峰的出現(xiàn)，因此該模型未能得到推廣。Ｊ．Ｇｏｎｚａｉｌｅｚ［32］研究認(rèn)為，輪胎熱解經(jīng)歷了三步反應(yīng)，３個溫度區(qū)間分別為150～250，200～335和320～500℃，對應(yīng)的活化能分別為６６．８，４４．８和３２．９ｋＪ該模型假定廢輪胎的熱解過程實(shí)際上是混合橡膠以及其他材料的綜合熱解過程，并假定該過程是輪胎各組分［NR、BR、SBR、丁基橡膠（IIR）以及添加劑等］熱解反應(yīng)的線性疊加，各組分的熱解過程彼此之間相互獨(dú)立、互不干擾。 　影響因素　溫度溫度作為化工生產(chǎn)中最主要的工藝條件之一，對整個試驗(yàn)過程都有非常重要的意義。（3）熱解溫度對氣體產(chǎn)物的成分和熱值有一定影響，隨著熱解溫度的上升，氣體產(chǎn)物中氫氣含量直線上升，一氧化碳和二氧化碳含量呈下降趨勢，甲烷、乙炔、乙烷和丙烯含量呈先上升后下降的趨勢，各成分的最大產(chǎn)率對應(yīng)的溫度不同。在低溫液化階段，隨著溫度的升高，輪胎中的橡膠大分子物質(zhì)發(fā)生分解，表現(xiàn)為液相和氣相產(chǎn)物的產(chǎn)量增大，固體殘留物的質(zhì)量則呈減小趨勢。結(jié)合熱解終始溫度的差值與熱解所需時間可以發(fā)現(xiàn)：升溫速率的加快可以縮短熱解反應(yīng)所需時間，加快反應(yīng)速率，使兩次劇烈質(zhì)量損失的溫差變小。結(jié)果表明，合適的催化劑不僅可以縮短反應(yīng)時間，減少耗能，還能夠提高目標(biāo)產(chǎn)量和質(zhì)量［11,12,27,37－３9］。張興華等［11］以氧化鈣、氧化鋅分別與氧化鈦共同作為催化劑進(jìn)行廢輪胎熱解試驗(yàn)，結(jié)果表明：加入配比合適的催化劑能有效減少熱解過程中的結(jié)焦和積炭現(xiàn)象，提高熱解油的品質(zhì)，影響熱解氣的組成，但是對熱解殘留固體產(chǎn)物的最終產(chǎn)率沒有明顯影響。由此可見，催化劑的作用主要表現(xiàn)在：（１）降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率；（２）對油品的產(chǎn)率與品質(zhì)的影響；（３）對熱解氣組成的影響。但是不同的載氣對炭黑的含硫量影響明顯不同，水蒸氣氣氛下得到的粗炭黑的含硫量明顯高于氫氣和氮?dú)鈿夥障碌玫降拇痔亢诘暮蛄?，而氫氣和氮?dú)鈿夥障碌玫降拇痔亢诘暮蛄炕鞠嗤?；氮?dú)庾鳛檩d氣時，油品的含硫量最高，水蒸氣作為載氣時油品的含硫量最低。溫度較高時，廢輪胎顆粒的大小對熱解影響不太明顯。不經(jīng)過處理的炭黑，可以用做低等橡膠制品的強(qiáng)化填料或用做墨水的色素，也可作為燃料直接使用；另外，由于碳?xì)堄辔镏泻须y分解的硫化物、硫酸鹽和橡膠加工過程加入的無機(jī)鹽、金屬氧化物以及處理過程中引入的機(jī)械雜質(zhì)，因此可直接應(yīng)用于橡膠成型的生產(chǎn)；而且，如果與普通耐磨炭黑按一定的比例混用，其耐磨性能將大大增強(qiáng)。5熱解設(shè)備熱解設(shè)備是實(shí)現(xiàn)熱解反應(yīng)的場所，熱解爐是熱解過程的關(guān)鍵設(shè)備，故對熱解爐的設(shè)計(jì)提出嚴(yán)格的要求。國內(nèi)外許多研究人員都嘗試著用流化床、固定床等結(jié)構(gòu)作為熱解裝置，日本油脂公司［2］采用美國ND工藝（美國開發(fā)的由煤炭等低溫?zé)峤馓崛∫后w燃料的工藝）的分解爐是外熱式的，年處理量為8088t，生成3800t油，2830t碳，400t廢鋼。（2）由于熱解固態(tài)產(chǎn)物炭殘?jiān)泻懈鞣N雜質(zhì)，因此由炭殘?jiān)a(chǎn)炭黑工藝技術(shù)中含有硫等雜質(zhì)，熱解產(chǎn)生各種廢氣，造成二次污染。廢輪胎裂解制取液體染料和化學(xué)品?；ぴO(shè)計(jì)通訊，1998,24（1）：46~53.［11］張興華,常杰，王鐵軍,等．真空條件下金屬氧化物催化廢舊輪胎的熱解［J］．能源工程，２００６（1）：４１－４６．［12］王文選，仲兆平，陳曉平，等．催化劑在輪胎裂解中作用的研究［Ｊ］．東南大學(xué)學(xué)報(bào)，１９９９，２９（增刊）：３３１－３３６．［13］Williams P T,Brindle A Pyrolysis of Tyres:Influen