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轮胎生产过程中废气的产生及治理

轮胎生产过程中废气的产生及治理

  截止2016年底,中国机动车保有量达2.9亿辆,其中汽车1.94亿辆。车辆的增加导致轮胎的需求量逐年递增,我国轮胎的产量也在急速增长,2016年全国橡胶轮胎总产量达到9.47亿条。
  
  轮胎生产的主要原料为橡胶、炭黑、硫磺、促进剂、防老剂等,在生产过程中会产生粉尘、有机废气、恶臭等污染物。近年来,云南、安徽、广东等地已有多起因轮胎生产污染而产生的环境投诉事件。因此,必须对轮胎生产过程中产生的废气污染物加以控制,才能有效缓解由此引发的大气环境污染问题。
  
  一、轮胎废气污染源
  
  以市面上常见的子午线轮胎生产为例,结合轮胎生产工艺流程,介绍轮胎生产废气的主要排污节点。子午线轮胎的生产废气主要来自混炼、压延挤出、硫化定型等工序。
  
  1、混炼
  
  混炼工序是将各种天然橡胶、合成橡胶、炭黑、油料和其他化工原材料在密炼机内炼成混炼胶的过程。密炼过程产生的烟气主要包含粉尘、二氧化硫、硫化氢和各种有机物(甲苯、二甲苯、乙酸等),此废气属有组织排放,处理后通过排气筒排入大气。一般选取炭黑粉尘、非甲烷总烃、臭气浓度作为污染物排放控制的特征因子。
  
  2、压延挤出
  
  压延挤出工序是将混炼工序运来的混炼胶在胶条切条机上切条,然后喂料挤出机连续向压延机供胶,具有一定温度和可塑性的胶料在压延机的作用下延展成型,压延后的胶片经冷却、贮料、定中心后卷取存放。压延挤出工序由于温度和物理的作用会产生有机废气,压延机在厂房内布置,且胶条布置在压延机上,因此这部分废气无法收集,一般通过屋顶排风扇进行排放,属无组织排放。
  
  3、硫化定型
  
  硫化工序是指采用硫化机将轮胎胎胚进行硫化定型的过程,根据内压介质的不同,可分为热水硫化、蒸汽硫化和混气(蒸汽+氮气)硫化。硫化时装入胎胚内腔的胶囊在充入压力蒸汽或压力水时,胶囊的形状发生变化,从而产生整个面积的伸张,紧贴轮胎内腔壁,排出胎胚与胶囊之间的空气,传递压力和热能,使轮胎各部件紧密结合并充满模型,完成轮胎的硫化,实现轮胎技术设计的内外轮尺寸和物理机械性能。硫化时不只是产生交联,还由于热及其他因素的作用产生产联链和分子链的断裂,硫化后橡胶形成三维网状结构,从而使其性能大大改善,尤其是橡胶的定伸应力、弹性、硬度、拉伸强度等一系列物理机械性能都会大大提高。由于物理、化学作用,此过程会产生大量有机废气、二氧化硫和氮氧化物,多属无组织排放。但是个别先进企业,在内胎硫化处采用帘布收集废气,收集率可达到90%,收集后集中处理,大大减少了硫化烟气的排放。
  
  二、轮胎废气的处理措施
  
  由于压延挤出工序和硫化工序的废气属无组织排放,企业对此废气不进行处理。混炼工序的废气为排气筒排放,且污染物浓度较高,因此需对混炼工序产生的废气进行处理,本文重点对混炼工序产生炭黑粉尘和橡胶废气的处理措施进行分析。
  
  1、炭黑粉尘的处理措施
  
  对于混炼过程产生的粉尘,一般采用袋式除尘器进行处理。炭黑粉尘体轻且粒径较小(0.1~0.5μm),在空气中呈悬浮状态,是橡胶轮胎生产过程中易产生环境污染的因素之一。
  
  炭黑主要通过呼吸道和皮肤对人体造成危害,人体长期吸入炭黑粉尘,肺部组织首先会发生纤维化病变,然后逐渐硬化,以至于失去正常的呼吸功能,造成炭黑的尘肺病。我国早在1974年就把炭黑尘肺列入职业病的统筹范围内,炭黑粉尘主要产生于混炼工序中的输送混料过程以及密炼等环节。
  
  目前国内外炭黑进料一般采用先进的上辅机系统,炭黑由炭黑槽车(或太空包)通过气力输送管道直接压送储料仓,然后进入储斗,再经自动称量后投入密炼机。整个投料过程均采用全密闭系统,且在密炼机投料口、炭黑储斗、自动秤和其他粉尘产生处设置集尘罩,含尘气体经袋式除尘器收集后可重复利用。其余各种粉状化工原料由小料秤称量后装入塑料薄膜袋中,整袋投入密炼机,飞扬极少。
  
  经密炼机后,废气采用袋式除尘器对混炼工序产生的炭黑粉尘进行集中处理。袋式除尘器应选用玻璃纤维滤料,并用聚四氟乙烯、硅油、石墨等配制成浸渍液对其进行表面处理,经表面处理后可有效增强玻璃纤维的稳定性,进一步提高玻璃纤维滤料的耐腐蚀性和过滤效果,减少玻璃纤维织物之间的磨损,不但延长了使用寿命,而且大大增强了袋式除尘器的除尘效率,其除尘效率可达99.95%以上。
  
  2、橡胶废气的处理措施
  
  橡胶废气的成分较为复杂,主要包含硫化氢、二氧化硫、各种有机物(非甲烷总烃、甲苯、二甲苯、乙酸等)、臭气等,对人体危害较大。近年来的研究发现,有机废气在大气化学中扮演重要的角色,也是导致雾霆天气的主要因素之一。因此,对于橡胶废气,必须采取处理措施,控制措施主要分为物理法、化学法和生物法。物理法包括吸附法、冷凝法、吸收法;化学法包括催化氧化法、热力燃烧法;生物法包括生物过滤法、生物滴滤床法。
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