目前，由废轮胎引起的“黑色污染”已经成为世界性的环境问题，废轮胎的无害化处理与资源化利用已经成为人们普遍关注的焦点。近年来，各种废轮胎处理方法应运而生，如加工利用、焚烧、热解制油、制气和回收利用其热解能源等；但在各种方法中均存在难以克服的缺点，为了克服上述方法中的不足，该文特提出用废轮胎与煤共焦化工艺来规模化处理废轮胎，即利用现有焦化厂炼焦炉及煤焦油、煤气、污染处理等设备，生产工业用焦炭及副产品煤焦油、焦炉气，同时大规模处理废轮胎，共焦化技术不仅满足废轮胎处理的三化(资源化、无害化、减量化)要求，并且具有可观的经济效益、社会效益和环境效益，是一项在理论上允许、在经济上合理、在技术上可行的废轮胎处理技术。 该论文的研究工作着重于煤与废轮胎的共焦化工艺的基础研究，主要目的是研究添加废轮胎对煤转化的产品质量和产品率的影响，探讨共焦化工艺的可行性，同时为共焦化工艺提供基础数据。主要研究方式是由废轮胎与煤共焦化的热失重分析入手，分析二者共焦化的可能性和基本条件，当二者确实存在共焦化的基础并确定基本条件后，再由2KG模拟焦炉共焦化实验所得产品的质量分析得出最佳共焦化条件，最终得出共焦化结论。该项研究工作共取得如下几方面的初步成果： 1、利用热天平技术分析表明，废轮胎与煤二者不同的高分子结构在热解时的热失重行为具有相似性。当二者共热解时，在塑性温度区间内存在明显的相互作用，即存在“协同效应”，但二者的协同效应强弱受添加废轮胎比例多少的因素影响，并直接影响共焦化热解行为；废轮胎的添加使共热解样品总失重量大于原煤失重量，最大失重峰温比原煤热解时对应的温度有向更高温度方向移动的趋势。 2、废轮胎与煤共焦化时，二者的协同效应不仅影响焦化产物实际收率，而且影响焦化产物质量。共焦化时，焦炭产率微弱降低、气体明显增加、焦油产率有一定程度的增加、热解水明显降低，呈现出“增油减水”效应，充分显示了二者的协同效应的影响作用。当废轮胎添加比例增加时，焦炭产率总体呈下降趋势，焦油收率总体呈增加趋势，水分和气体产率变化规律不明显，焦炭的反应性和反应后强度指标均总体出现不同程度的劣化，且随着废旧轮胎配比增加而劣化程度加大。当改变废轮胎颗粒度时，添加废旧轮胎粒度小于75目者，不同配比废旧轮胎与煤共焦化所得焦炭产物收率均比20目者对应降低，冶金焦率相应增加，气体和液体产物收率均略微对应增加，焦油和水分产物收率变化不明显；但颗粒度大的共焦化焦炭质量均优于同配比小颗粒度者，既颗粒较细的废旧轮胎与煤共焦化不利于焦炭质量的改善。但当废轮胎配比为1％时，共焦化焦炭各项性能指标均比原煤单独焦化时的焦炭质量高，而且小颗粒度时的共焦化焦炭反应性更低，既焦炭质量更趋于优化。 3、共焦化气体对煤中的硫具有脱除功效。通过对热解不凝气体的分析表明，废轮胎与煤共焦化气体中氢气在600℃以上的高温段具有相对高的含量，并与硫化氢析出浓度呈现联动，因此，在高温段氢气对煤中的硫以硫化氢形式析出具有协同作用，既高温段的氢气对煤中的硫具有脱除效力，为此使得焦炭含硫量虽然随废旧轮胎配比的增加而整体出现增加趋势，但增加幅度相对较小，最大增幅为0.05％。由此看出，配加7％以内的废旧轮胎与煤共焦化，基本上不会对焦炭中的硫含量造成较大影响。同时共焦化气体中甲烷含量的增加，提高了中低温度段的煤气热值，使共焦化煤气质量得以提高。 4、在对共焦化焦油的色-质联检分析结果表明：①废轮胎与煤共焦化焦油与原煤焦油主要组分具有相似性。两种焦油的主要组分为脂肪烃、苯、萘及其如酚类、脂环烃、菲类化合物；在共焦化油品中含有原煤与废轮胎单独热解焦油中均未检出的苊类、芘类稠环芳烃化合物的组分。 ②共焦化时废轮胎对煤焦油中各组分具有不同的影响，致使共焦化焦油轻质化。共焦化时废轮胎对煤焦油中各组分相对含量具有不同的影响力，其影响作用大小与共焦化内在因素有关，与废轮胎和原煤焦油中同组分含量多少无关。在配比为3％而分别添加不司粒度废轮胎(＞20目和＜75目)共焦化时，由于其影响力度不同，使共焦化焦油中代表焦油成分轻质化的组分(脂肪烃、脂环烃、苯、酚类)比原煤单独炼焦时的焦油同组分增加，相应增加量为原煤焦油总组分的10.7％(＞20目)和3.3％(＜75目)。该现象充分表明废轮胎的加入提高了共焦化焦油中轻质组分的实际收率，使共焦化焦油比原煤焦油明显的轻质化，由此焦油品质得以提高。 ③在相同配比(添加3％废轮胎颗粒)条件下，随废轮胎颗粒度减小使共焦化焦油有重质化趋势。当配比为3％而分别添加不同粒度废轮胎(＞20目和＜75目)共焦化时，焦油中相对较重质的组分(萘类、脂类、稠环烃)分别比原煤焦油同组分增加0.15％(＞20目)、0.44％(＜75目)，分别占原煤焦油总组分的2.93％(＞20目)、8.14％(＜75目)。由此表明，与添加废轮胎颗粒较大者(大于20目)相比，添加较小颗粒(小于75目)时，共焦化焦油组分中重组分增加使共焦化焦油随着添加废轮胎颗粒度减小而有向重质化方向发展趋势。 ④废轮胎的添加，可提高焦油的收率。当扣除废轮胎对共焦化焦油所作贡献时，共焦化焦油仍比原煤单独焦化增加，这说明废轮胎的加入实质提高了焦油的收率。在相同配比(添加3％废轮胎颗粒)条件下，当添加较大颗粒度废轮胎与煤共焦化时，使焦油收率提高约13.5％，当减小废轮胎颗粒时，煤焦油收率提高约14.8％，说明废轮胎的添加促使煤向焦油转化，并且随着废轮胎颗粒度的减小，焦油的收率增加，但增加幅度不明显。 综上所述，利用现有冶金焦化设施处理废轮胎时，应以保证焦炭质量为前提。因此，由实验数据综合研究分析表明，废轮胎添加量为小于75目1％比例者为最佳，此时不仅提高焦炭质量、气体质量，而且使焦油质量和收率均得以提高，完全可以弥补因焦炭产率略降而带来的经济损失；同时污染物质增加相对少：如气体中硫化氢峰值浓度比原煤炼焦时约增加30％，焦油中硫含量增加约6％。二者增加幅度均在冶金焦化系统后期污染处理设施的安全系数范围内。由此可以说明，废轮胎与煤共焦化工艺不仅是可行的，而且还可提高企业经济效益和社会效益。