廢舊汽車輪胎的冷淬處理方法
2023-08-10 00:06:41 1
專利名稱：廢舊汽車輪胎的冷淬處理方法
技術領域：
本發明涉及一種廢舊汽車輪胎的冷淬處理方法，屬於固體廢棄物處理領域的熱解技術。
背景技術：
隨著汽車工業的飛速發展，我國廢舊輪胎儲存量越來越多，數量巨大的廢輪胎對環境造成的壓力越來越大。廢舊輪胎由於其具有很強的抗熱、抗機械、很難降解，直接堆放不僅佔地，容易引發火災，被稱為「黑色汙染」。如何將廢舊輪胎資源化、減量化、無害化，防止環境汙染不僅是一個世界難題，同時隨著輪胎工業原料石油、天然橡膠資源的缺乏，廢舊輪胎的回收、利用還關係到全球持續發展的戰略問題，也是我國再生資源利用的新課題。
目前，廢舊輪胎的處理和資源化的技術方向主要有製備膠粉，熱解煉油，直接焚燒等。目前，廢舊汽車輪胎製備膠粉的方法有常溫機械粉碎方法或低溫(如液氮冷凍或極冷空氣冷凍)廢舊輪胎改性後的粉碎方法。常溫粉碎法是指在常溫下，利用機械剪切力對膠片進行切割、擠壓，將廢舊膠粉碎成膠粉的一種方法。該方法通常有以下缺點廢舊輪胎常溫時韌性較大，粉碎能耗大，效率低，難以生產精細粉粒，產生大量的熱量使膠粉老化變形，品質變差，其優點是設備簡單，投資少，成本低。現階段國內廢舊輪胎的粉碎大多採用常溫粉碎方法。低溫冷凍粉碎法是利用橡膠在低溫時由彈性材料轉變為玻璃脆化物質的特性進行的。美國在1947年成功應用液氮冷凍技術把橡膠製成了膠粉。由於冷凍粉碎膠粉粒度範圍寬，具有許多特點，其應用領域快速擴大。廢舊橡膠冷凍粉碎技術為廢橡膠的利用開闢了一條新的途徑。該技術方法屬於物理粉碎，不產生新汙染，有利於保護環境。但因液氮價格昂貴，生產成本高難以推廣。我國近來有報導採用空氣作為冷凍介質進行低溫冷凍粉碎廢舊橡膠，其特點是不受環境限制，能耗要遠遠低於液氮冷凍技術，且成本低。但冷凍程度低，實際應用難度大。再生膠過程中容易產生噪音和有毒、有害的廢氣、廢水二次汙染，嚴重影響生態環境，危害人類健康。同時再生橡膠的有效利用方面也存在著質量問題和數量帶來的出路問題。
由於輪胎的強度和韌性，以及橡膠與其中的鋼絲的分離難度大，所以粉碎的成本高、操作難度較大。廢舊輪胎經過熱裂解可提取具有高熱值的燃料氣體，富含芳烴的油及炭黑等有價值的化學產品。有的研究者和工業界嘗試了將輪胎整體投入到熱解爐內熱解，在高溫下橡膠融化後與鋼絲分離，回收鋼絲，橡膠熱解成熱解氣，熱解油和碳黑進行利用或進一步處理的方法。在高溫下形成的碳黑易粉碎便於進一步利用。但是在高溫下操作不僅處理成本高，產生的熱解氣和油多，由於成分複雜，容易產生大量的有毒、有害氣體，必須配備嚴格的環保措施才可以進行，所以利用和處理的難度較大。
縱觀現有的處理方法，共同的問題是處理過程成本高，產生二次汙染，資源再利用難度大。因此廢舊輪胎的低成本處理、無汙染的資源化成為世界各國的環保難題，探索一種低成本，易於資源化的輪胎處理方法就愈顯重要。
發明內容
本發明的目的是提供一種廢舊汽車輪胎的冷淬處理方法，該方法過程成本低，不產生二次汙染，實現了資源再利用。
本發明是通過下述技術方案加以實現的，採用包括帶夾套的熔融爐、冷淬槽、捕撈裝置、破碎裝置和燃燒爐的裝置，進行廢舊汽車輪胎的冷淬處理的方法，其特徵在於包括以下過程通過傳送裝置把汽車廢舊輪胎1送入常壓或微正壓、爐溫為250℃至450℃之間的熔融爐2中熱解，停留2至200分鐘後使輪胎受熱軟化，軟化後的廢舊汽車輪胎經過熔融爐下部排除，並快速進入盛有冷卻水的冷淬槽3中進行驟然冷卻，冷淬至1-70℃，冷淬槽中冷卻水通過冷卻塔冷卻進行循環使用；熔融爐產生的熱解氣體8從燃燒爐9底部進入燃燒爐燃燒，經燃燒爐燃燒後產生的熱煙氣11進入熔融爐夾套層；冷淬過的輪胎用絲網裝置或鉤狀物的捕撈裝置4撈出，瀝水後通過傳送帶送至擠壓式或敲打式的破碎裝置5進行粉碎，並從其中剝離出鋼絲6；碎化的輪胎有機物質7進一步用於煉焦，得到的鋼絲作為資源重新利用。
上述的熔融爐溫度為330-400℃，汽車廢舊輪胎在熔融爐內的停留時間為10-60分鐘，冷淬輪胎目標溫度為1至30℃。
本發明所提供的廢舊輪胎回收粉碎方法主要包括廢舊汽車輪胎受熱軟化過程，液體介質對軟化輪胎的快速冷淬過程，冷淬廢舊輪胎的破碎過程。
本發明的關鍵技術之一在於廢舊汽車輪胎受熱軟化溫度處於廢舊汽車輪胎橡膠的低溫融化溫度範圍，該溫度下輪胎比傳統的高溫熱解過程中熱解程度低得多，可以最大程度上減少橡膠損失，得到更多的有機固體物質，而且該溫度下廢舊汽車輪胎受熱得到的氣體成分為輕組分，成分較高溫熱解技術得到的組分要簡單得多，易於處理。
本發明的關鍵技術之二在於受熱軟化後的廢舊汽車輪胎快速進入冷卻介質水中進行急冷，從而使輪胎在急速降溫作用下脆化，使其容易進行常規機械粉碎，實現橡膠與輪胎鋼絲的有效剝離。軟化廢舊汽車輪胎的冷淬處理技術也是本發明最為關鍵之處。
圖1為本發明實施例1-4的流程示意圖。
圖中1-廢舊汽車輪胎；2-熔融爐；3-冷淬槽；4-捕撈裝置；5-粉碎機；6-分離後的鋼絲；7-粉碎後的固體有機質；8-熱解氣體；9-燃燒爐；10-空氣；11-燃燒熱氣；12-利用後的廢氣具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明實施例1.
如圖1所示，將1隻汽車廢舊輪胎1(輪胎直徑為0.5米，厚為0.2米)整體平放於熔融爐2中。熔融爐為定製的不鏽鋼圓筒形熔融爐，內徑1.2米，有效容積為1.1立方米，外帶夾套，電力加熱。熔融爐用電力加熱升溫至330℃後，廢舊輪胎在爐中停留20分鐘使其受熱軟化。加熱軟化過程中產生的烴、醇類、有機酸熱解氣8從熔融爐頂部進入燃燒爐9下部與空氣10混合後燃燒。軟化輪胎從熔融爐底部排出，並從頂部快速進入盛有24℃水的冷淬槽3中，使軟化輪胎快速冷卻至35℃，達到冷淬目的。冷淬槽長1.2米、寬1.2米、高1米。將冷淬後的輪胎用絲網捕撈裝置4撈出，瀝水後採用錘打過程5進行冷淬輪胎的破碎(輪胎橡膠物破碎粒度為0.1毫米至4毫米)，並用篩子對鋼絲和碎化物質進行篩分，分離出鋼絲6和輪胎破碎物7。得到的鋼絲重新利用，輪胎粉碎有機物作為煉焦原料。燃燒爐容積為1升的圓柱形鋼製容器(採用石棉進行保溫)，燃燒爐產生的熱煙氣11溫度為651℃，並從燃燒爐上部導出，從熔融爐下部進入夾套中向熔融爐內供熱，利用後的廢氣12從爐上部夾套出口排出。熱煙氣管道採用石棉進行保溫。廢舊汽車輪胎冷淬後的碎化固體物質(不包含鋼絲)收率為82％。
實施例2.
裝置與流程同實施例1。不同的地方如下熔融爐溫為350℃，停留時間為13分鐘，冷卻水溫度為15℃，冷淬目標溫度為25℃，燃燒爐產生的熱煙氣11溫度為672℃。碎化固體物質(不包含鋼絲)收率為78％。
實施例3.
裝置與流程同實施例1。不同的地方如下輪胎2隻，熔融爐溫為250℃，停留時間為60分鐘，冷卻水溫度為25℃，冷淬目標溫度為30℃，由於熱解氣量太少，無燃燒現象。碎化固體物質(不包含鋼絲)收率為93％。
實施例4.
裝置與流程同實施例1。不同的地方如下輪胎2隻，熔融爐溫為400℃，停留時間為10分鐘，冷卻水溫度為35℃，冷淬目標溫度為45℃，燃燒爐產生的熱煙氣11溫度為692℃。碎化固體物質(不包含鋼絲)收率為65％。
本發明公開和提出的廢舊汽車輪胎處理方法，本領域技術人員可通過借鑑本文內容，適當改變工藝路線和參數等環節實現。本發明的方法已通過較佳實施例子進行了描述，相關技術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和範圍內對本文所述的方法進行改動或適當變更與組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、範圍和內容中。
權利要求
1.一種廢舊汽車輪胎的冷淬處理方法，該方法採用包括帶夾套的熔融爐、冷淬槽、捕撈裝置、破碎裝置和燃燒爐的裝置，進行廢舊汽車輪胎的冷淬處理的方法，其特徵在於包括以下過程通過傳送裝置把汽車廢舊輪胎(1)送入常壓或微正壓、爐溫為250℃至450℃之間的熔融爐(2)中熱解，停留2至200分鐘後使輪胎受熱軟化，軟化後的廢舊汽車輪胎經過熔融爐下部排除，並快速進入盛有冷卻水的冷淬槽(3)中進行驟然冷卻，冷淬至1-70℃，冷淬槽中冷卻水通過冷卻塔冷卻進行循環使用；熔融爐產生的熱解氣體(8)從燃燒爐(9)底部進入燃燒爐燃燒，經燃燒爐燃燒後產生的熱煙氣(11)進入熔融爐夾套層；冷淬過的輪胎用絲網裝置或鉤狀物的捕撈裝置(4)撈出，瀝水後通過傳送帶送至擠壓式或敲打式的破碎裝置(5)進行粉碎，並從其中剝離出鋼絲(6)；碎化的輪胎有機物質(7)進一步用於煉焦，得到的鋼絲作為資源重新利用。
2.按權利要求1所述的廢舊汽車輪胎的冷淬處理方法，其特徵在於熔融爐溫度為330-400℃，汽車廢舊輪胎在熔融爐內的停留時間為10-60分鐘，冷淬輪胎目標溫度為1℃至30℃。
全文摘要
本發明公開了一種廢舊汽車輪胎的冷淬處理方法，屬於固體廢棄物處理領域的熱解技術。該方法過程包括通過傳送裝置把廢舊輪胎送入熔融爐中熱解，爐溫在250℃至450℃間，廢舊輪胎在熔融爐內的受熱軟化；軟化後的輪胎通過熔融爐下部進入盛有冷卻水的冷淬槽中進行冷淬，冷淬後的輪胎溫度範圍為1－70℃；然後採用捕撈裝置撈出冷淬槽中冷淬後的廢舊輪胎，瀝水後採用敲打式或擠壓式機械粉碎方法使橡膠與鋼絲進行分離，碎化的有機物質進一步用於煉焦，得到的鋼絲重新利用。本發明提供的廢舊汽車輪胎的處理與資源化方法確保了廢舊汽車輪胎易於粉碎，實現輪胎鐵絲與橡膠的有效、低成本分離，達到對汽車廢舊輪胎的無害化、資源化處理目的。
文檔編號B29B17/00GK1911541SQ20061001548
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月30日 優先權日2006年8月30日
發明者張書廷, 劉勇, 王喬力 申請人:天津大學