1. 台湾废轮胎处理概况

根据统计，台湾地区废轮胎年产生量为10万～15万吨左右，因为废轮胎在台湾政府之介入辅导及补助政策，每公斤之废轮胎处理可获台币3.2元之补助，因此，废轮胎在台湾可谓达到完全处理。而废轮胎处理技术及方法主要是原型利用、磨粉（Scrap tires）、辅助燃料（Tire derived fuel，TDF）及热裂解（Pyrolysis）四种方式。

1.1 原型利用

废轮胎“原型利用”虽非最终处理，却可使废轮胎的生命周期时间延长，为目前最直接且成本最低的处理方式。包括作为人工渔礁、隧道工程、码头工程、农(园)艺用途、娱乐设施、拦沙坝工程等，但用量有限，且需考量其使用是否会造成环境问题。

“旧胎翻新”的加工处理较简单，但市场需求度不高且属于低价产品，不易推广。虽然，轮胎翻新是行之多年的方法，可相当于新胎的用途，且成本不到新胎的1/4。但随着汽车与交通的现代化，轮胎在高速行驶下的安全操控性要求日益严苛，翻新轮胎无法达到与新胎相同的性能，所以市场已经渐渐萎缩。基本上轿车用轮胎已经无人翻新，过去大量翻新的卡车及工程用胎，在台湾也已降到10%以下的水平。

1.2 破碎与磨粉

废轮胎经机械“破碎”后，作为建材及橡胶制品之原料，包括废轮胎制成水泥砖、地砖或相关建材之替代制品。若再进一步“磨粉”，并去除废轮胎中原有的钢丝及棉絮等杂质，则可以制成橡胶成份纯度很高的橡胶粉、再生橡胶及其他相关橡胶制品。再生橡胶虽然行之有年，技术成熟，但在台湾并不发达，较大的厂家是保绿资源公司，一年多前甫刚在台上柜，不过其制造工厂实际坐落在马来西亚。

1.3 辅助燃料

废轮胎之热值达8000 kcal/kg以上，较燃煤5000 kcal/kg为高，且燃烧后残留之灰份亦与燃煤相当，因此很适合需要高热能的产业。TDF(Tire derived fuel——废轮胎衍生燃料)提供具有窑炉之水泥工厂、具有汽电共生设备之电厂及具有蒸汽设备之纸厂等作为产生能源之原料。台湾将废轮胎作为能源再利用之比例要高于物质再利用，约占70%，也就是将废轮胎制成衍生燃料是台湾目前用量最大的处理方式。

1.4 热裂解处理

热裂解原理是将废轮胎放置在缺氧或惰性气体中进行不完全之热降解，可产生液态、气态之碳氢化合物以及碳残渣。此技术首先将废轮胎经由切片粉碎后送入热裂解反应器，在反应器内经加热后产生热分解反应，接下来将气态产物通入冷凝器，藉此油气分离，冷凝出近似柴油馏分，分离出之可燃性气体则再送往燃烧炉燃烧提供热裂解系统源源不断的热源，反应器内固态产物主要为炭黑，经磁选使粗炭黑与钢丝分离，粗炭黑经由进一步处理制得可供商业化应用的炭黑。热裂解处理技术流程图如图1所示。

热裂解法处理废轮胎能够实现资源的回收及有价产品的充分再利用，是目前各国废轮胎处理的重要发展方向之一，也符合国家的产业政策和发展规划。根据《中华人民共和国工业和信息化部公告》工产业政策［2010］第4号中所提之基本原则所述，将废轮胎以热裂解技术进行资源回收，不但属生产工艺及技术创新，且符合节能减排之要求，并对废轮胎之综合再利用提出最佳之解决方案。

台湾过去有许多热裂解回收处理之厂家，然因技术无法突破及造成二次污染问题无法克服，现仅存之热裂解厂家为环拓科技股份有限公司。

表1  废轮胎回收再利用与处理技术优缺点比较

 
2. 热裂解产品特性

2.1 裂解油

本制程生产之裂解油比重约在0.93左右， 黏度比燃料油低，与柴油相近，作为燃料油使用不需先经预热程序，可直接喷燃；裂解油之热值约9800～10200 kcal/kg，热值较燃料油为高， 主要原因是其轻质油含量较高所致。裂解温度愈高，在反应炉内时间愈长，所得到裂解油成分愈轻，愈接近汽油之成分。裂解油质量整理如表4所示，若再经过滤和脱色处理，可使其颜色与柴油接近，可供渔船或发电机使用。

表2  裂解油质量范例                   

 
2.2 裂解炭黑——环保炭黑

2.2.1 裂解炭黑质量

一条轮胎各部位因特性需求不同，会添加各种不同的炭黑，热裂解炭黑系还原返回原始炭黑之产物，等于是各部位炭黑的混合物，因此，其质量基本上是相当于所有用于轮胎上炭黑之加权平均。反应在粒径分析仪的分析上（参见图2），裂解炭黑的分布曲线半腰宽ΔD50较N660窄，但较N330宽，拖长的曲线尾巴，Quartile ratio大，显示以硬质炭黑成分比例多的混合特性。

裂解炭黑碘吸附表面积值约70～105，而 DBP 油吸附值约65～90之间与N-300 系列近似，质量低于传统（炉法）软、硬质炭黑之间（参见图3），属中等表面积，低吸油值产品。

裂解炭黑由废轮胎回收裂解而得，因轮胎制造生产时添加或使用之无机物及金属物质，主要是锌化合物及钴化合物，另一部分非金属氧化物为二氧化硅，其余是少量之白炭黑及轮胎所附着之尘土，使裂解炭黑灰分（Ash）介于12～15%之间，较一般炭黑高出许多，因此补强及色度均较一般炭黑为低。然用价格可弥补产品此一缺陷。

生产裂解炭黑，需通过严谨、一致的热裂解控制，且经过精细的研磨工序，使得裂解炭黑除具有一定表面积与吸油值外，亦具有低的表面残油分与低的水筛余物，使其在应用时，除可获得一致的补强稳定性外，另因其低表面残油特性，使其在高温混炼加工时，有别于一般回收炭黑，不会产生浓郁的气味。一种典型的裂解炭黑质量如表3所示。

表3  裂解炭黑质量范例                  

 
2.2.2 裂解炭黑在轮胎领域之应用

炭黑的价值在很大程度上反应在其补强特性上，因为裂解炭黑是回收还原而来，它的补强性不能和原生炭黑相提并论，但通过部分取代与配方搭配，仍能提供轮胎客户物美价廉的炭黑产品。表4是以ASTM D3192天然胶配方，测试N330与裂解炭黑（R-330）在不同掺合比例下之物性，结果显示，100%裂解炭黑在拉伸强度（Tensile strength）、300%定伸（Modulus）、伸长率（Elongation%）三个质量指标上相较于N330，都有明显下降，尤其拉伸强度已下降72%，显示其补强特性的下降，当裂解炭黑添加比例降低到50%左右，胎面胶拉伸强度可上升至80%左右。

裂解炭黑使用于轮胎应以部分取代方式执行，相较炭黑用量比例约30～50%，整体质量影响不大，又能降低生产成本。轮胎制造过程中添加有锌氧粉以及硫化所需的硫磺，在废轮胎裂解过程中无法去除。因此，使用裂解炭黑应用于橡胶补强时，经适当的调整氧化锌用量及硫化系统后 ，亦可使添加裂解炭黑之胶料，其硫化反应获得稳定的控制。在轮胎的使用部位上，一般轮胎约含28～30%炭黑，分布于不同轮胎部位有不同比例：胎面25%、胎体帘纱胶20%、胎侧17%、胎体钢丝束带胶12%等。胎面要求耐磨，需表面积与结构较高之炭黑，较不适合裂解炭黑取代（除低速轮胎外），裂解炭黑可广泛使用在胎体帘纱胶、三角胶、胎侧、内胎等部位上（参考图4）。

表4  ASTM D3192天然胶配方，N330与裂解炭黑R-330不同掺合比例之物性比较

张瑞永，男，1959年出生，台湾省云林县人。1984年以来，从事炭黑生产管理和制程改善工作；后供职于台湾环拓科技股份有限公司，负责废轮胎热裂解技术开发和制