一種對廢輪胎熱解炭黑進行等離子體氧化改性並原位生成白炭黑的設備的製作方法

2023-04-24 08:53:26 1

本實用新型涉及熱解炭黑改性技術領域，具體涉及一種對廢輪胎熱解炭黑進行等離子體氧化改性並原位生成白炭黑的設備。

背景技術：

熱解炭黑是廢舊輪胎在無氧或者少量氧氣存在的條件下高溫裂解所得到的固體產物，裂解炭黑填料用於橡膠製品在生產成本、能源消耗、環境保護等方面，與傳統補強劑炭黑、白炭黑相比，具有很大的優勢。但是這種由高溫熱解法得到的熱解炭黑的粉體性能、表面性能與一般補強炭黑有一定的差距，這就決定了裂解炭黑的補強性能不是很強，並不能直接利用到橡膠中去，需要通過表面處理技術，採用物理、化學的方法將裂解炭黑進行改性處理，可提高裂解炭黑的利用價值。

由於熱解炭黑表面低的活性很難接枝成功或接枝率很低，為克服該困難，通常將熱解炭黑進行表面氧化改性處理，以增加它們的表面含氧官能團含量，增加表面活性。目前常用的氧化技術主要有為液相氧化、等離子氧化及臭氧氧化等。液相氧化使用硝酸、高錳酸鉀、次氯酸鈉、溴水等作為氧化劑，技術較為成熟，一般要經過氧化、水洗、乾燥等過程,產生較多的廢酸及廢水，汙染嚴重，不利於工業化生產。隨著環保要求的提高，生產成本將日益升高，降低了產品的競爭力。催化氧化因其價格高、條件苛刻，目前還處於實驗室水平。

等離子體是一種電離狀態的氣體，一般由中性原子、正離子以及具有相同電荷的電子(包括少量負離子)組成。用等離子法改性炭黑主要有以下幾個優點：(1)等離子氧化一般只在物質的表面發生反應，並不影響物質內部的結構，這可使物質主體結構保持完整。(2)等離子法內的氣體大部分是以高活性的自由基的形式存在，所以在等離子體內發生的反應並不受熱力學平衡的控制。(3)冷等離子的溫度可保持在溫室下進行，所以進行氧化後的炭黑的含氧官能團不易分解。(4)等離子方法避免了氣相、液相氧化法中廢氣、廢液的排外，而且等離子法氧化炭黑不需要產品後續處理。因此，等離子法作為具有良好應用前景的方法受到了極大的關注。

近年來,高結構炭黑、納米結構炭黑、白炭黑和炭黑-白炭黑雙相填充劑等新品種填充劑的相繼研製成功在保持輪胎胎面膠低滾動阻力的前提下,提高了輪胎的耐磨性,使輪胎綜合性能得到提高,推動了綠色輪胎的發展。

現有技術中缺少一種對廢輪胎熱解炭黑進行等離子體氧化改性並原位生成白炭黑的設備。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種對廢輪胎熱解炭黑進行等離子體氧化改性並原位生成白炭黑的設備。

本實用新型的目的通過如下技術方案實現：

本實用新型的技術方案為：一種對廢輪胎熱解炭黑進行等離子體氧化改性並原位生成白炭黑的設備，包括首尾連接的等離子體改性裝置、二氧化矽原位生成裝置和乾燥設備；等離子體改性裝置頂部設置等離子發生器，等離子發生器設置氬氣和氧氣入口；等離子體改性裝置出口連接二氧化矽原位生成裝置原料入口；二氧化矽原位生成裝置出口連接乾燥設備的入口。

優選的是：等離子體改性裝置為底部安裝攪拌槳的反應釜，一方面使得氧化反應更加均勻充分的進行，一方面有助於加快排料過程。

優選的是：二氧化矽原位生成裝置頂部設置液體霧化器，液體霧化器底部設置與二氧化矽原位生成裝置連通的液體出口。

優選的是：二氧化矽原位生成裝置內部設置與二氧化矽原位生成裝置水平中心線同軸的攪齒攪拌軸。

優選的是：二氧化矽原位生成裝置底部設置加熱套。

優選的是：乾燥設備包括筒體和與筒體水平中心線同軸設置、且在腔體內旋轉的空心槳葉軸，以及控制空心槳葉軸轉動的傳動裝置。

優選的是：空心槳葉軸和筒體內部均通熱載體。

優選的是：筒體底部和後端均設置熱載氣進口通熱載體。

優選的是：筒體底部設置熱載體出口。

優選的是：筒體頂部設置出氣口。

優選的是：筒體底部一側設置成品出口。

優選的是：筒體進料口的一側通過熱風進口通熱風。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖，其中：

1-氬氣鋼瓶；2-氧氣鋼瓶；3-等離子發生器；4-等離子體改性裝置；5-攪拌槳；6-液體霧化器；7-二氧化矽原位生成裝置；8-加熱套；9-傳動裝置；10-筒體；11-熱風進口；12,13-熱載氣進口；14-熱載氣出口；15-出氣口；16-成品出口。

具體實施方式

一種對廢輪胎熱解炭黑進行等離子體氧化改性並原位生成白炭黑的設備，包括首尾連接的等離子體改性裝置4、二氧化矽原位生成裝置7和乾燥設備；等離子體改性裝置4頂部設置等離子發生器3，等離子發生器3設置氬氣和氧氣入口，氬氣入口連接氬氣鋼瓶1，氧氣入口連接氧氣鋼瓶2；等離子體改性裝置4出口連接二氧化矽原位生成裝置7原料入口；二氧化矽原位生成裝置7出口連接乾燥設備的入口。等離子體改性裝置4為底部安裝攪拌槳5的反應釜，一方面使得氧化反應更加均勻充分的進行，一方面有助於加快排料過程。二氧化矽原位生成裝置7頂部設置液體霧化器6，液體霧化器6底部設置與二氧化矽原位生成裝置7連通的液體出口。二氧化矽原位生成裝置7內部設置與二氧化矽原位生成裝置7水平中心線同軸的攪齒攪拌軸。二氧化矽原位生成裝置7底部設置加熱套8。乾燥設備包括筒體10和與筒體10水平中心線同軸設置、且在腔體內旋轉的空心槳葉軸，以及控制空心槳葉軸轉動的傳動裝置9。空心槳葉軸和筒體10內部均通熱載體，筒體10底部設置熱載氣進口12，筒體10後端設置熱載氣進口13，通熱載體。筒體10底部設置熱載體出口14，筒體10頂部設置出氣口15，筒體10底部一側設置成品出口。筒體10進料口的一側通過熱風進口11通熱風。

本實用新型的工作過程為：先在氬等離子體下充氬氣進行預處理，再在氧等離子下充氧進行接枝氧化。液體噴霧裝置按比例分別噴灑水、TEOS(正矽酸乙酯)、氨水，在攪齒狀攪拌軸的不斷混合下，使熱解炭黑達到溼潤狀態，並發生化學反應，在炭黑表面的活性點原位生成二氧化矽。通過空心槳葉軸的旋轉帶動熱解炭黑向前輸送，軸中與筒中通入熱載體，同時從上方輸入熱風，乾燥潮溼的熱解炭黑，最終得到成品。