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截止2016年底,中國機動(dòng)車(chē)保有量達2.9億輛,其中汽車(chē)1.94億輛。車(chē)輛的增加導致輪胎的需求量逐年遞增,我國輪胎的產(chǎn)量也在增長(cháng),2016年橡膠輪胎總產(chǎn)量達到9.47億條。
輪胎生產(chǎn)的主要原料為橡膠、炭黑、硫磺、劑、防老劑等,在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生粉塵、廢氣、惡臭等污染物。近年來(lái),云南、安徽、廣東等地已有多起因輪胎生產(chǎn)污染而產(chǎn)生的環(huán)境投訴事件。因此,對輪胎生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣污染物加以控制,才能由此引發(fā)的大氣環(huán)境污染問(wèn)題。
一、輪胎廢氣污染源
以市面上常見(jiàn)的子午線(xiàn)輪胎生產(chǎn)為例,結合輪胎生產(chǎn)工藝流程,介紹輪胎生產(chǎn)廢氣的主要排污節點(diǎn)。子午線(xiàn)輪胎的生產(chǎn)廢氣主要來(lái)自混煉、壓延擠出、硫化定型等工序。
1、混煉
混煉工序是將各種橡膠、合成橡膠、炭黑、油料和其他化工原材料在密煉機內煉成混煉膠的過(guò)程。密煉過(guò)程產(chǎn)生的煙氣主要包含粉塵、二氧化硫、硫化氫和各種物(甲苯、二甲苯、乙酸等),此廢氣屬有組織排放,處理后通過(guò)排氣筒排入大氣。一般選取炭黑粉塵、非甲烷總烴、臭氣濃度作為污染物排放控制的特征因子。
2、壓延擠出
壓延擠出工序是將混煉工序運來(lái)的混煉膠在膠條切條機上切條,然后喂料擠出機連續向壓延機供膠,具有溫度和可塑性的膠料在壓延機的作用下延展成型,壓延后的膠片經(jīng)冷卻、貯料、定中心后卷取存放。壓延擠出工序由于溫度和物理的作用會(huì )產(chǎn)生廢氣,壓延機在廠(chǎng)房?jì)炔贾?,且膠條布置在壓延機上,因此這部分廢氣無(wú)法收集,一般通過(guò)屋頂排風(fēng)扇進(jìn)行排放,屬無(wú)組織排放。
3、硫化定型
硫化工序是指采用硫化機將輪胎胎胚進(jìn)行硫化定型的過(guò)程,根據內壓介質(zhì)的不同,可分為熱水硫化、蒸汽硫化和混氣(蒸汽+氮氣)硫化。硫化時(shí)裝入胎胚內腔的膠囊在充入壓力蒸汽或壓力水時(shí),膠囊的形狀發(fā)生變化,從而產(chǎn)生整個(gè)面積的伸張,緊貼輪胎內腔壁,排出胎胚與膠囊之間的空氣,傳遞壓力和熱能,使輪胎各部件緊密結合并充滿(mǎn)模型,完成輪胎的硫化,實(shí)現輪胎技術(shù)設計的內外輪尺寸和物理機械性能。硫化時(shí)不只是產(chǎn)生交聯(lián),還由于熱及其他因素的作用產(chǎn)生產(chǎn)聯(lián)鏈和分子鏈的斷裂,硫化后橡膠形成三維網(wǎng)狀結構,從而使其性能,尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會(huì )提高。由于物理、化學(xué)作用,此過(guò)程會(huì )產(chǎn)生大量廢氣、二氧化硫和氮氧化物,多屬無(wú)組織排放。但是個(gè)別企業(yè),在內胎硫化處采用簾布收集廢氣,收集率可達到90%,收集后集中處理,減少了硫化煙氣的排放。
二、輪胎廢氣的處理措施
由于壓延擠出工序和硫化工序的廢氣屬無(wú)組織排放,企業(yè)對此廢氣不進(jìn)行處理?;鞜捁ば虻膹U氣為排氣筒排放,且污染物濃度較高,因此需對混煉工序產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理,本文對混煉工序產(chǎn)生炭黑粉塵和橡膠廢氣的處理措施進(jìn)行分析。
1、炭黑粉塵的處理措施
對于混煉過(guò)程產(chǎn)生的粉塵,一般采用袋式除塵器進(jìn)行處理。炭黑粉塵體輕且粒徑較小(0.1~0.5μm),在空氣中呈懸浮狀態(tài),是橡膠輪胎生產(chǎn)過(guò)程中易產(chǎn)生環(huán)境污染的因素之一。
炭黑主要通過(guò)呼吸道和皮膚對人體造成危害,人體長(cháng)期吸入炭黑粉塵,肺部組織首先會(huì )發(fā)生纖維化病變,然后逐漸硬化,以至于失去正常的呼吸功能,造成炭黑的塵肺病。我國早在1974年就把炭黑塵肺列入職業(yè)病的統籌范圍內,炭黑粉塵主要產(chǎn)生于混煉工序中的輸送混料過(guò)程以及密煉等環(huán)節。
目前炭黑進(jìn)料一般采用的上輔機系統,炭黑由炭黑槽車(chē)(或太空包)通過(guò)氣力輸送管道直接壓送儲料倉,然后進(jìn)入儲斗,再經(jīng)自動(dòng)稱(chēng)量后投入密煉機。整個(gè)投料過(guò)程均采用全密閉系統,且在密煉機投料口、炭黑儲斗、自動(dòng)秤和其他粉塵產(chǎn)生處設置集塵罩,含塵氣體經(jīng)袋式除塵器收集后可重復利用。其余各種粉狀化工原料由小料秤稱(chēng)量后裝入塑料薄膜袋中,整袋投入密煉機,飛揚。
經(jīng)密煉機后,廢氣采用袋式除塵器對混煉工序產(chǎn)生的炭黑粉塵進(jìn)行集中處理。袋式除塵器應選用玻璃纖維濾料,并用聚四氟乙烯、硅油、石墨等配制成浸漬液對其進(jìn)行表面處理,經(jīng)表面處理后可增強玻璃纖維的穩定性,進(jìn)一步提高玻璃纖維濾料的蝕性和過(guò)濾效果,減少玻璃纖維織物之間的磨損,不但延長(cháng)了使用壽命,而且增強了袋式除塵器的除塵效率,其除塵效率可達以上。
2、橡膠廢氣的處理措施
橡膠廢氣的成分較為復雜,主要包含硫化氫、二氧化硫、各種物(非甲烷總烴、甲苯、二甲苯、乙酸等)、臭氣等,對人體危害較大。近年來(lái)的研究發(fā)現,廢氣在大氣化學(xué)中扮演重要的角色,也是導致霧霆天氣的主要因素之一。因此,對于橡膠廢氣,采取處理措施,控制措施主要分為物理法、化學(xué)法和生物法。物理法包括吸附法、冷凝法、吸收法;化學(xué)法包括催化氧化法、熱力燃燒法;生物法包括生物過(guò)濾法、生物滴濾床法。