精細膠粉或微細膠粉加工工藝的製作方法
2023-07-06 20:54:36 2
專利名稱：精細膠粉或微細膠粉加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種精細膠粉或微細膠粉加工工藝，特別是一種屬於廢橡膠製粉資源化自動化控制生產系統的精細膠粉或微細膠粉加工工藝。
橡膠製品有著許多優良的性能，用途十分廣泛。自從進入工業化社會以來，橡膠製品的使用量越來越大，隨之產生了由大量橡膠廢棄物所帶來的環境問題據統計，1997年全世界橡膠消耗量為1677萬頓，而產生的廢橡膠量已達1000多萬噸。目前我國橡膠的總消耗量在200萬噸左右，廢橡膠量約120萬噸，居世界第二位。廢橡膠中主要是大量的廢舊輪胎，他們在自然界難以分化降解，形成嚴重的黑色汙染。將廢棄的硫化橡膠粉碎成精細膠粉或微細膠粉後再次使用，是解決廢硫化橡膠的資源化再生利用，綜合解決環境保護與資源問題的有效途徑。該領域的現有技術主要是低溫冷凍粉碎工藝與常溫粉碎工藝兩類。前者利用液氮或空氣壓縮冷凍系統將廢舊輪胎粉碎，它可以完成廢橡膠的回收利用，但是其工藝需要消耗大量電能，使生產成本過高。同時這種工藝所得到的膠粉顆粒，其幾何物性不理想，與其他材料結合的性能較差，影響了它的再利用效果。常溫粉碎工藝又分為溶劑法與機械法，機械法的機械包括有刀盤式、輥軋式、齒盤式與螺杆擠出式。他們克服了冷凍法的不足，具有較好的發展前景，但橡膠可在-50～150℃範圍內保持高彈性、高柔韌性，對它的精細與微細粉碎較之硬質材料要困難的多。膠粉的粒度越小，其再利用的性能越好，應用的附加值也越高。但目前機械法工藝與設備只能加工粗膠粉、細膠粉與60目左右的精細膠粉；80目以上的精細膠粉、微細膠粉以及超微細膠粉的加工則非常困難，尚未出現滿足大規模工業生產需要的成熟工藝。
本發明將提供一種利用廢硫化橡膠製取精細與微細膠粉的工藝方法。該工藝能夠在常溫下利用機械方法將廢硫化橡膠粉碎成80目以上更細的精細與微細膠粉，解決一般機械粉碎工藝粉碎粒度過大的難題，同時其粉碎後得到產品的幾何物性優於冷凍法生產的膠粉，能耗又遠低於冷凍工藝，為該領域提供一種能夠進行大規模工業生產的廢橡膠粉碎再生工藝。
完成上述發明任務的方案是，精細膠粉或微細膠粉加工工藝包括以下步驟細碎將30目左右的粗膠粉送入錐體磨，將粗粉粉碎到40～60目，將40～60目的細膠粉送入混合罐，罐內加入水基促碎劑，水混合液與膠粉的重量比為1.5∶1～2.5∶1，促碎劑與水的重量比為1～3％，其中促碎劑可以採用氧化鋅或亞甲基萘磺酸鈉。
精微碎混合液與膠粉進入橡膠微細粉磨機在錐形動靜磨頭內進一步細化，最終獲得80目以上的精微細膠粉。
在以上工藝中，還可以在細碎步驟的中途通過空分將纖維進一步分離，即在送料中途經過1～2道離心分級。以上工藝的進一步優化方案是可以建立一個包括各工藝步驟的完整的生產系統，其中各步驟分別構成子系統，即粗碎子系統。將廢舊輪胎，切割、剔出胎側緣鋼絲圈後，送入破膠機，在刀盤式的加工室內切成料塊，再進入輥扎式的破碎機。出料尺寸再由5目左右(約4MM)到30目左右(約0.5MM)，經往復篩獲得約30目左右的粗膠粉。
細碎子系統。將30目左右的粗膠粉通過錐體磨，將粗粉粉碎到40～60目，中途通過空分將纖維進一步分離，在送料中途經過1～2道離心分級。
精微碎子系統。將40～60目的細膠粉送入橡膠微細粉磨機進一步細化，入機前先進入混合罐，罐內加入水基促碎劑，水混合液與膠粉的重量比為2∶1，活化劑與水的重量比為2％，混合液中的膠粉在特殊的磨頭內進一步細化最終獲得80目以上的精微細膠粉。
上料輔助子系統。膠塊的輸送採用皮帶輸送機，5目以上的膠粒與細粉用封閉式的螺旋輸送機(立式、臥式)及封閉刮板式輸送機(水平、傾斜)用閘板式的控料口進行多口配料。
分離除雜子系統。輪胎中一般含有鋼絲和纖維。重新作為輪胎的膠粉對此有嚴格的要求，為此要在粉碎過程中從膠粉中剔除。用磁選裝置可吸出鋼絲等鐵磁物質；用空分裝置可用膠粉與纖維的重量差異，通過離心力的作用將其纖維分離。為了在加工的過程中，較徹底的剔除鋼絲與纖維，應在不同的階段分別加入3～5道上述工序，膠粒加工到不同粒度(例如5目大小、15目大小、30目大小)後分別加入磁選裝置；在更細一級(例如15目大小、30目大小、60目大小)分別加入空分裝置。
水循環子系統。工藝用水一方面是浸漬細膠粉與之混合的水基促碎劑用水，一方面是各類膠粉的加工設備冷卻用水。這些水都循環利用，其中後者通過冷卻泵降溫。
前端準備系統。在進入粗碎子系統前，輪胎要清洗要除去胎側緣粗鋼絲(大於直徑φ900MM的輪胎要分割為二)，為進入粗碎作好準備。
後端完工系統。經各級粉碎系統後的膠粉經分級(根據要求)篩選後，凡達到要求(例如80目)或更細的精、微細膠粉，就可進入自動包裝線。少量未達標的膠粉再返回生產線再次加工。
控制系統。膠粉生產線採用WL-300X集散控制系統(DCS)和生產管理與調度的管理信息系統(MIS)，然後綜合形成自動化膠粉生產系統(CIMS)。
以上所述各步驟中的膠粉目數，均可以按照生產的需要上下調整。
本發明提供的這種工藝，可以設計成一條年產5000～10000噸廢輪胎橡膠膠粉生產線，由粗碎、細碎、精微細碎、上料輔助、分離除雜、水循環、前端準備、後端完工等八個子系統組成。整個生產線採用三級(現場級、控制級、管理級)生產線及管理綜合自動化控制系統(CIMS)實現了人、財、物等信息的統一採集、整理、分析處理。這是一個用廢舊輪胎作原料，最終加工成精微細高質量膠粉的現代生產系統。該工藝能夠在常溫下利用機械方法將廢硫化橡膠粉碎成80目以上更細的精細與微細膠粉，其產品質量，膠粉生產的規模，生產過程的安全環衛狀況，整合後的系統性，以及自動控制的程度與水平已達到目前全國行業領先，國際先進的水平。
圖1為本發明工藝流程圖；圖2為實施例80目膠粉生產線帶控制點工藝方框圖。
實施例1，參照圖1、圖2採用一條完整的由粗碎到細碎，進而精細碎、微細碎的制粉系統，並採用自動控制系統。如圖1工藝流程所示，從一條輪胎(子午胎或斜交胎)開始，最終加工成精細、微細膠粉。該系統可劃分為粗碎子系統、細碎子系統、精微碎子系統、上料輔助子系統、分離除雜子系統、水循環子系統、前端準備系統、後端系統及全程控制系統。八個子系統分述如下1、粗碎子系統。對於廢舊輪胎，凡直徑大於φ900MM，要切割成兩半，小於φ900MM的在剔出胎側緣鋼絲圈後送入LP37破膠機，在刀盤式的加工室內切成30×30MM料塊，再進入三道共8臺輥扎式的破碎機。出料尺寸再由5目(約4MM)到30目(約0.5MM)，途經兩道以上磁選剔除鋼絲，經兩道以上剔出纖維，至此經往復篩獲得約30目的粗膠粉。
2、細碎子系統。將30目的粗膠粉通過12臺XJF-500錐體磨，將粗粉粉碎到40～60目，中途通過空分將纖維進一步分離，在送料中途經過1～2道離心分級。
3、精微碎子系統。將40～60目的細膠粉送入WLM-150橡膠微細粉磨機進一步細化，入機前先進入混合罐，罐內加入水基促碎劑，水混合液與膠粉的重量比為2∶1，活化劑與水的重量比為2％，混合液中的膠粉在特殊的磨頭內進一步細化最終獲得80目以上的精微細膠粉。
4、上料輔助子系統。膠塊的輸送採用皮帶輸送機，5目以上的膠粒與細粉用封閉式的螺旋輸送機(立式、臥式)及封閉刮板式輸送機(水平、傾斜)用閘板式的控料口進行多口配料。
5、分離除雜子系統。輪胎中一般含有鋼絲和纖維。重新作為輪胎的膠粉對此有嚴格的要求，為此要在粉碎過程中從膠粉中剔除。用磁選裝置可吸出鋼絲等鐵磁物質；用空分裝置可用膠粉與纖維的重量差異，通過離心力的作用將其纖維分離。為了在加工的過程中，較徹底的剔除鋼絲與纖維，應在不同的階段分別加入3～5道上述工序，膠粒加工到5目大小、15目大小、30目大小後分別加入磁選裝置；在15目大小、30目大小、60目大小分別加入空分裝置。
6、水循環子系統。工藝用水一方面是浸漬細膠粉與之混合的水基促碎劑用水。一方面是各類膠粉的加工設備冷卻用水。這些水都是循環利用的。前者視物料處理量按比例相應補充之，而後者則通過冷卻水泵始終保持工藝所限定的溫度(小於30℃)。
7、前端準備系統。在進入粗碎子系統前，輪胎要清洗要除去胎側緣粗鋼絲，大於直徑φ900MM的輪胎要分割為二。為進入粗碎作好準備。
8、後端完工系統。經各級粉碎系統後的膠粉經分級(根據要求)篩選後，凡達到80目要求或更細的精、微細膠粉，就可進入自動包裝線，以25公斤為單位自動稱量包裝入庫。少量未達標的膠粉再返回生產線再次加工。
控制系統膠粉生產線採用WL-300X集散控制系統(DCS)和生產管理與調度的管理信息系統(MIS)，然後綜合形成自動化膠粉生產系統(CIMS)。具有模擬量與開關量各200點的系統規模。膠粉生產的自動化系統分為三級(令牌網)網絡將現場控制設備(現場級)與控制操作設備(控制級)有機連接形成DCS，用乙太網將DCS與MIS再有機結合。生產過程的工藝參數就地控制顯示，重要的參數引入中央控制室供操作人員監視和控制。全廠的信息人、材、物、生產過程統--採集整理、分析、處理，以高效率組織經營生產活動。此外對膠粉防火防爆以及生產過程的環衛檢測等進行控制，通過防爆電子定溫探測器，智能光電感煙探測器及火災報警系統，通過環境溫溼度檢測儀及靜電檢測儀等。
權利要求
1.一種精細膠粉或微細膠粉加工工藝，包括以下步驟細碎將30目的粗膠粉送入錐體磨，將粗粉粉碎到40～60目，將40～60目的細膠粉送入混合罐，罐內加入水基促碎劑，水混合液與膠粉的重量比為1.5∶1～2.5∶1，.促碎劑與水的重量比為1～3％，精微碎混合液與膠粉進入橡膠微細粉磨機在錐形動靜磨頭內進一步細化，最終獲得80目以上的精微細膠粉。
2.按照權利要求1所述的精細膠粉或微細膠粉加工工藝，其特徵是在以上工藝中，在細碎步驟送料中途經過1～2道離心分級，纖維進一步分離。
3.按照權利要求1或2所述的精細膠粉或微細膠粉加工工藝，其特徵是一個包括各工藝步驟的完整的生產系統，其中各步驟分別構成以下子系統粗碎子系統，將廢舊輪胎，切割、剔出胎側緣鋼絲圈後，送入破膠機，在刀盤式的加工室內切成料塊，再進入輥扎式的破碎機。出料尺寸再由5目到30目，經往復篩獲得約30目的粗膠粉，細碎子系統，將30目的粗膠粉通過錐體磨，將粗粉粉碎到40～60目，在反料中途經過1～2道離心分級，將纖維進一步分離，精微碎子系統，將40～60目的細膠粉送入橡膠微細粉磨機進一步細化，入機前先進入混合罐，罐內加入水基促碎劑，水混合液與膠粉的重量比為2∶1，活化劑與水的重量比為2％，混合液中的膠粉在特殊的磨頭內進一步細化最終獲得80目以上的精微細膠粉，上料輔助子系統，膠塊的輸送採用皮帶輸送機，5目以上的膠粒與細粉用封閉式的螺旋輸送機及封閉刮板式輸送機用閘板式的控料口進行多口配料，分離除雜子系統，用磁選裝置吸出鋼絲等鐵磁物質，用空分裝置將其纖維分離，在不同的階段分別加入3～5道上述工序，膠粒加工到不同細度後分別加入磁選裝置，在更細一級分別加入空分裝置，水循環子系統，水基促碎劑用水與加工設備冷卻用水都循環利用，後者通過冷卻水泵降溫，前端準備系統，在進入粗碎子系統前，輪胎要清洗要除去胎側緣粗鋼絲，後端完工系統，經各級粉碎系統後的膠粉經分級篩選後，凡達到要求或更細的精、微細膠粉，就進入自動包裝線，少量未達標的膠粉再返回生產線再次加工，控制系統，膠粉生產線採用集散控制系統和生產管理與調度的管理信息系統，然後綜合形成自動化膠粉生產系統。
4.按照權利要求1或2所述的精細膠粉或微細膠粉加工工藝，其特徵是所說的水基促碎劑，水混合液與膠粉的重量比為1.5∶1～2.5∶1，促碎劑與水的重量比為1～3％，其中促碎劑為氧化鋅或亞甲基萘磺酸鈉。
全文摘要
精細膠粉或微細膠粉加工工藝,包括以下步驟:細碎:將粗膠粉送入錐體磨,粉碎到40～60目;將40～60目的細膠粉送入混合罐,罐內加入水基促碎劑,水混合液與膠粉的重量比為1.5∶1～2.5∶1,促碎劑與水的重量比為1～3%;精微碎:混合液與膠粉進入橡膠微細粉磨機在錐形動靜磨頭內進一步細化,最終獲得80目以上的精微細膠粉。本工藝能夠在常溫下利用機械方法將廢硫化橡膠粉碎成80目以上更細的精細與微細膠粉。
文檔編號C08J3/12GK1318576SQ01113600
公開日2001年10月24日 申請日期2001年5月9日 優先權日2001年5月9日
發明者金文慶, 沈福順, 賀健 申請人:南京偉龍環保實業有限公司