CN1125114C - 常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由废轮胎或废的非轮胎橡胶制品常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法，本发明方法包括粗碎、中碎、配料、细碎，以及至少三次除铁、除纤维、筛分等工艺步骤。本发明方法克服传统常温粉碎法和低温冷冻粉碎法的缺点，兼备二者特点，为一种投资少，成本低，操作容易，环境清洁，质量高的60～500目的精细橡胶粉的工业化生产新方法。

Description

常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化方法

技术领域

本发明涉及一种用废橡胶制品常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法，特别是由废轮胎常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法。

背景技术

目前，每年有大量废橡胶制品(包括废非轮胎橡胶制品及废轮胎)，特别是废轮胎要处理，处理大量废橡胶制品既不能给社会和环境造成污染，又要能回收再利用，这是当今世界各国共同追求的目的。目前已经开发了多种生产方法，其中引人注目的有传统常温粉碎法和低温冷冻粉碎法。传统常温粉碎法采用二次辊轧生产0.3～1.4mm(48目～15目)粒径的橡胶粉。另一种为日本神户制钢所开发的常温连续粉碎法(称CTC技术)，经粗粉碎、细粉碎两道工序生产上述同样粒径的胶粉，上述方法的缺点是胶粉粒径大，满足不了用户要求，产量低，成本高，生产质量不稳定，难以适应现代化工业生产要求。

低温冷冻粉碎法，如US4,863,106和US5,368,040公开的低温冷冻粉碎法，采用液氮为制冷剂，冷冻温度为-196℃，经冲击式机械进行粉碎，得到0.075～0.30mm(200目～48目)细度的精细橡胶粉，其中以0.18～0.22mm(80目～60目)为主，但此方法设备昂贵，投资大(为常温粉碎法的5倍)，生产成本高(为常温法的5倍)，而且开机、生产、维修、管理等方面带来诸多困难。

发明的公开

发明人经过长期从事废橡胶制品，特别废橡胶轮胎回收、再生、利用开发研究中，克服目前常温粉碎法和低温冷冻粉碎法的缺点，兼备二者特点，开发出一种投资少，成本低，操作容易，环境清洁，质量高的常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法。

本发明的目的是提供一种由废橡胶制品常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法，特别是由废橡胶轮胎常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法。

本发明提供一种由废橡胶制品，特别是由废轮胎常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法包括下列各步骤：

①将废橡胶制品(废的非轮胎橡胶制品及废的橡胶轮胎)冲洗干净，按不同品种规格分类堆放，再进行消毒。

②如果使用废橡胶轮胎为原料，用车刀切削机割除粗钢丝圈。

③将割除钢丝圈的废轮胎或废非轮胎橡胶制品破碎成＜2.5cm的块料，后再除去铁。

④将步骤③中除铁后的块料进行粗碎、中碎、除铁、除纤维、筛分，其中粗碎及中碎用XKP-560双钩粉碎机粉碎，并将前后主动及被动辊之间扭距调至0～50，前辊线速递增25％，粗碎及中碎分别控制温度＜85℃～100℃。

⑤根据原料特性，配合不同助剂，助剂添加量为胶粉原料的1～10％(wt)。

⑥将上述步骤⑤配料混合均匀后的胶粉料进行细粉碎、除铁、除纤维、除尘、筛分，其中细粉碎采用锥形立式粉碎机，以水冷或风冷调节料温，使细碎时的瞬间温度＜70℃，进料粒径＜3目，湿度＜1.5％(wt)，优选＜1.2％(wt)，用变速电机控制转速，达到出料粒径60～500目。

⑦经过细粉碎得到60目～500目精细胶粉进行分级处理得产品。

本发明提供由废橡胶制品，特别是废轮胎常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化方法中，所述废的橡胶制品是指废的非轮胎的橡胶制品，如胶带、胶管、胶鞋、电线电缆、工业橡胶部件、胶板等；所述轮胎包括汽车用轮胎(轿车用轮胎)、卡车轮胎、重型卡车轮胎、拖拉机轮胎及人力车胎等。众所周知轮胎由天然橡胶、诸如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶之类的合成橡胶，配合多种添加剂、增强钢丝和/或纤维配合硫化而成，随着各种车用轮胎不同，其中天然橡胶和合成橡胶品种与配比亦不同，处理条件有所差异。例如对于轿车轮胎基本上是由全合成橡胶制造，卡车轮胎以天然橡胶为主的轮胎。为了保证产品精细胶粉质量，生产方便，适合各种用户对精细胶粉产品需求，将上述收集的废非轮胎橡胶制品和废轮胎除去被氧化、严重污染不适合本发明方法的废的橡胶制品，随后进行清洗，除去污物和杂质，按各种不同品种规格分门别类堆放，然后进行消毒处理，加以保管待用。

如果使用各种废轮胎为原料，本发明采用车刀切削机割除轮胎内钢丝圈，首先将轮胎固定，双向进刀，刀尖在钢圈边进刀切削胎面，几秒钟钢丝圈自动脱落，节能省料。

破碎中是将上述割除钢丝圈的废轮胎或/和废的非轮胎橡胶制品采用现有技术中已知破碎装置，如切碎机，破碎机等破碎或切成＜2.5cm的胶块，随后进行除铁，一般采用磁性除铁装置除铁(钢丝)。

粉碎步骤先后包括粗碎、中碎及细碎，其中粗碎及中碎采用如市售XKP-560双钩粉碎机，或其它已知市售粉碎机。常温粉碎除挤压、剪切功能外要增强扭扯功能，所以将XKP-560双钩粉碎机的主动辊(刀、盘、螺旋等)与被动辊(刀、盘、螺旋等)之间扭距调至0～50，优选0～20，更优选可将该粉碎机的大小驱动齿轮拆除使扭距为0；前辊线速递增25％，可使钩辊磨损小，产品粒径细，产量提高一倍，能耗降低一半。此外钩辊分别各外加8mm圆网筛和6mm圆网筛以及密封罩，解决回料和环境问题。为了克服在废轮胎粉碎过程中的生热降解，高温成糊，能耗浪费，确保产品质量等问题，采用如水冷、风冷等致冷手段，使粗碎控制在85℃以下，如采用合成橡胶含量高的废轮胎(如轿车胎)温度可稍高如100℃以下，优选在20～85℃或20～100℃下，粉碎粒径可达3目。

经粗粉碎后的碎胶料，其中混有原废轮胎或非轮胎制品如胶管中钢丝和纤维，轮胎中的钢丝、纤维与橡胶粘结得十分牢，即使粉碎到粒径1mm的胶粉中还有微量存在，因此必须经粉碎后及时除去钢丝及纤维，在各碎粉后都要除钢丝及纤维、至少三次，除钢丝通常采用磁性除铁装置，其中要注意调节物料流量。除粗纤维采用旋风分离，细纤维采用空分机调节分步处理，重点要调节风量、风压、温度、湿度、粒径等有关要素，从而最终达到精细橡胶粉中无钢丝、无纤维，钢丝(铁)、纤维中无橡胶。

筛分要根据不同步骤的粉碎程度，采用不同筛分装置，一般5目以下胶粒采用圆网筛，成本低、产量高，使用方便。粗粉碎、中粉碎后的筛分装置一般采用双层圆网(周)筛，细粉碎后采用三层圆网(周)筛，例如20～60目胶粉采用空分机，粒度分布窄，同时解除多种80目以上网筛被毛刺状精细橡胶粉堵塞网眼无法过筛问题。钢线或丝、纤维、尘的输送均用风送进库。8mm胶料也用风送，其中细粉碎后用负压输送，其它用正压输送，除去的钢丝及纤维回收再利用。

为确保产品质量均匀，后续加工便利，在细碎之前要进行配料，根据原料特性，配置不同种类，不同量的助剂，助剂添加量一般为胶粉原料1～10％(wt)详见表1。例如对于废轿车轮胎使用2号助剂配方，优选用量为2～5％(wt)；废卡车轮胎使用1号助剂配方，优选用量为1～4％(wt)，废载重车轮胎使用1号助剂配方，优选用量为1～3％(wt)。

细粉碎步骤采用锥形立式粉碎机，以水冷、风冷调节料温，胶料粉碎时的瞬间温度＜70℃，进料粒径＜3目，湿度＜1.5％(wt)，优选＜1.2％(wt)，用变速电机控制转速，优选为500～750转/分，使进料不大于粉碎能力。细粉碎要增强研磨功能，使主、被动刀形成外切0°∶30°，出料位必须有适度研磨力，使出料粒径达到60～500目以上，仍保持原胶料物理化学性能。

经过细粉碎后的胶料必须经过上述除铁(钢线或钢丝)、除纤维、除尘、筛分步骤。在分级处理中采用不同等级(目数)的空分机和圆周筛相结合进行分级处理，使其减少重复粉碎，增加品种规格，细目分级无堵网，提高产量和质量，降低能耗，最终得到胶粉细度0.028mm～0.22mm(150目～60目)，其中以由0.1mm～0.18mm为主(150目～80目)为主。亦可根据用户需要每10目规为一个产品品级。产品经检测质量指标为灰分含量5％，拉伸强度为mpa21.1，断裂伸长为644％。

上述整个生产过程由自动控制***进行全过程自控，工艺流程简图见图1。

附图的简要说明

图1是本发明方法的工艺流程简图。

实现本发明的最佳方式

以下用实施例来进一步说明本发明，但本发明保护范围并不限于所列实施例，本发明的保护范围于权利要求中所规定的保护范围。

实施例1

将经过清洗消毒的2950Kg/小时废进口650型轿车轮胎割除其粗钢丝圈后在破碎机上进行破碎成＜2.5cm的胶块，然后通过磁性除铁机除去钢丝之类铁，以回收再利用。接着首先在XKP-560双钩粉碎机上分别进行粗、中粉碎，粗碎温度控制在85℃，中碎温度控制在80℃，粉碎后分别各自通过除铁(钢丝)，除纤维处理设备，以及二层圆网筛，除去的钢丝和纤维回收再利用，未过筛的胶料返回粗、中粉碎机中再进行粉碎，经二次粉碎、筛分的胶料细度达3目作为细粉碎的进料胶料。

上述进料胶料在配料混合器中与加入已配合过的2号助剂(见表1中配方组成)59Kg/小时进行充分混合均匀，然后通过除铁装置除去钢丝。

经过配料步骤配合过的胶料进入锥形立式粉碎机中，进行细粉碎，粉碎时的温度控制为70℃，变速进料电机转速为750/分。细粉碎后的胶料与中碎步骤一样通过除钢丝、除纤维及除尘，除去钢丝、纤维回收再利用，胶料再通过三层圆网筛进行筛分，或再进行分级处理。整个过程24小时连续生产，最终得到2000Kg/小时精细胶粉，其中60目20％，80目50％，120目30％，胶粉平均单耗电量为586度/吨胶粉，产品精细胶粉经质量检测为灰分5％(wt)，拉伸强度21mpa，扯断伸长率644％；车间空气2级，噪音55分贝，无废水、废气及粉尘。

实施例2

实施例2按实施例1相同工艺步骤进行生产，不同是采用国产650型轿车废轮胎为原料，配合助剂添加量147.5Kg/小时，得到2000Kg/小时的精细胶粉，产品质量指标相同于实施例1中产品质量指标。

实施例3

实施例3按实施例1相同工艺步骤进行生产，不同是采用废的900卡车轮胎(中国产)为原料，配合助剂用1号(表1配方)配方，添加量为88.5Kg/小时，得到2000Kg/小时精细胶粉，产品质量指标相同于实施例1中产品质量指标。

实施例4

实施例4按实施例1相同工艺步骤进行生产，不同是采用废有机硅边角料2000Kg/小时，不进行割除钢丝圈，配合助剂用3号配方，添加量为100Kg/小时，产品有机硅精细胶粉为2000Kg/小时，其中60目40％，80目60％。

                表1助剂配方及用量

原料名称	助剂配方        ％(重量)	用量％(重量)
			废轿车轮胎	2号助剂配方：轻质碳酸钙       10～40半补强炭黑       20～50对苯二甲酸二辛酯(DOP)            10～30聚氯乙烯         10～30	2～5
废卡车轮胎	1号助剂配方：轻质碳酸钙       20～80半补强炭黑       80～20	1～4
			废载重车轮胎	1号助剂配方：轻质碳酸钙       20～80半补强炭黑       80～20	1～3
胶鞋废料	2号助剂配方：轻质碳酸钙       10～40半补强炭黑       20～50对苯二甲酸二辛酯(DOP)            10～30聚氯乙烯         10～30	3～10
			运动鞋废料	2号助剂配方：轻质碳酸钙       10～40半补强炭黑       20～50对苯二甲酸二辛酯(DOP)            10～30聚氯乙烯         10～30	1～6

废丁基胶、硅橡胶类

3号助剂配方：加水硫酸钠      17硫酸氢铵        7.4硫酸氢钠        7.4硝酸铵          9.2轻质碳酸钙      10～37.5半补强炭        20.8～48.3

2～10

工业应用性

本发明的常温粉碎生产精细橡胶粉的工业化新方法优点为：

1、投资少，设备投资是传统常温粉碎方法的二分之一，低温冷冻粉碎法的五分之一。

2、生产工业化，简单灵活，可随关、随停、随开、随生产。

3、生产成本低，为低温冷冻粉碎法的五分之一。

4、能耗低，用人少，每吨胶粉耗电582度，低温冷冻法为900度，细粒子胶粉法为1300度；人工为常温粉碎法的二十分之一，低温冷冻法的二分之一。

5、产品质量高，粒子细度为0.028mm～0.22mm(150目～60目)，以0.1mm～0.18mm(150目～80目)为主。

6、品种多，粒径分布窄，按需要可按10目为一个等级任意分品种。

7、利用率高，轮胎内钢丝、纤维全部利用。

8、生产环境美，空气2级，噪音55分贝，无废水及粉尘。

Claims (9)

1、粉碎生产精细橡胶粉的工业化方法，其特征在于该方法包括：

①将废轮胎或废非轮胎橡胶制品冲洗干净，按不同品种规格分类堆放，再进行消毒；

②用车刀切削机割除废轮胎的粗钢丝圈；

③将上述步骤胶料破碎成＜2.5cm块料，后再除铁；

④将步骤③中除铁后的块料进行粗碎、中碎、除铁、除纤维、筛分，所述粗碎、中碎用XKP-560双钩粉碎机，使双钩粉碎机的主动辊与被动辊之间扭距调至0～50，前辊线速递增25％，粉碎温度分别控制在＜100℃；

⑤根据原胶料特性，配合不同助剂，助剂添加量为原胶料的1～10％(wt)；

⑥将步骤⑤配料混合均匀后的胶料进行细粉碎、除铁、除纤维、除尘、筛分，所述细粉碎采用锥形立式粉碎机，以水冷或风冷调节料温使细粉碎时瞬间温度＜70℃，进料粒径＜3目，湿度＜1.5％(wt)，达到出料粒径为60～500目；

⑦将上述步骤⑥精细粉料采用空分机和圆周筛相结合进行分级处理得到不同级别精细橡胶粉产品。

2、权利要求1的工业化方法，其特征在于所述粗碎、中碎用XKP-560双钩粉碎机的主动辊和被动辊之间扭距为0～20。

3、根据权利要求1的工业化方法，其特征在于所述粗碎、中碎用XKP-560双钩粉碎机的驱动齿轮拆除使扭距为0。

4、据权利要求1的工业化方法，其特征在于所述废轿车轮胎用配合助剂为2号助剂配方：轻质碳酸钙10～40％(wt)，半补强炭黑20～50％(wt)，DOP10～30％(wt)，PVC10～30％(wt)；配合助剂用量为2～5％(wt)。

5、据权利要求1的工业化方法，其特征在于所述废卡车轮胎或废载重车轮胎用配合助剂为1号助剂配方：轻质碳酸钙20～80％(wt)，半补强炭黑80～20％(wt)；配合助剂用量分别为1～4％(wt)，1～3％(wt)。

6、据权利要求1的工业化方法，其特征在于所述废胶鞋或运动鞋废料用配合助剂为2号助剂配方；轻质碳酸钙10～40％(wt)，半补强炭黑20～50％(wt)，对苯二甲酸二辛酯10～30％(wt)，聚氯乙烯10-30(wt)，配合助剂用量分别为3～10％(wt)、1～6％(wt)。

7、据权利要求1的工业化方法，其特征在于所述废丁基胶或硅橡胶类用配合助剂为3号助剂配方：加水硫酸钠17％(wt)，硫酸氢铵7.4％(wt)，硫酸氢钠7.4％(wt)，硝酸铵9.2％(wt)轻质碳酸钙10～37.5％(wt)，半补强炭黑20.8～48.3％(wt)；配合助剂用量为2～10％(wt)。

8、根据权利要求1的工业化方法，其特征在于所述除铁、除纤维至少进行三次。

9、根据权利要求1～3的任一项工业化方法，其特征在于所述各粉碎温度控制在20～85℃或20～100℃。