低温冷冻法制造橡胶粉有许多国家建有生产装置,下面介绍几个国家的典型冷冻粉碎技术。
1、北美冷冻粉碎技术
北美是世界上比较早开发液氮低温法生产精细胶粉的地区,从设计、安装、管理和操作上经验非常丰富。北美地区低温粉碎技术主要生产40~80 目左右的胶粉,其典型工艺流程如下。
(1)喂料系统 2.0in (5cm) 以下的胶块装入漏斗喂料机,然后胶块由喂料器送到冷冻料仓。(该设备装有金属物探测器以防止金属物混入装置。该设备一大特点是喂料参数可调,不会出现超载。
(2)冷冻 该部分的主要设备为冷冻仓,也是该技术的关键设备。冷冻仓为回转窑式结构,设备内部为不锈钢内胆,外壳为镀锌钢板,内外壳层绝热设计,配有液氮喷嘴,冷冻仓内液氮与胶块逆流接触。利用液氮汽化和低温气氮气流的冷能将橡胶块由常温冷冻至玻璃化转变温度之下送至粉碎工段。
(3)粉碎 该部分的主粉碎设备为锤式磨机,振动给料器将冷冻胶块送入后,锤击胶块,将其粉碎。同时得到钢丝和纤维。然后经螺旋输送器和料斗提升机将物料送入第一筛分器,将橡胶颗粒、钢丝和纤维进行第一步分离,通过本设备胶粉颗粒与钢丝和纤维分离。再进入磁选分离器将混在胶粉里面的绝大部分钢丝干净地分离出来。
(4)干燥 经过粉碎的胶粉通过螺旋输送装置输送到干燥系统进行干燥,干燥系统配有热风炉,由风机把加热后的空气送入干燥机对胶粉进行加热,以此来去除胶粉中的水分,防止胶粉输送过程中的结块、堵塞现象。在干燥机的末端有一套分离系统负责不同细度胶粉的分离,通过这套分离系统可以把大颗粒的胶粉分离出来送回冷冻室进行进一步粉碎,分离后的合格固体胶粉进入细粉料仓进行称重包装,成品入库。
美国UCC公司是世界上最早开发冷冻粉碎工艺的先驱之一。1971年完成了废橡胶的冷冻粉碎方法。其工艺过程基本上分两条线,一条线有预冷处理,一条线无预冷处理。
有预冷处理线全部过程在冷冻状态下进行,首先将废橡胶送入液氮冷冻装置中,冷冻到一40℃以下,接着送入冲击破碎,然后用分离装置筛除金属和纤维。将废胶块送入粉碎装置,在冷冻下进行粉碎,再进入流体能型粉碎机,在冷冻下细碎。从粗碎机出来的胶粉粒通过低温筛分装置,筛出的粗粒返回粗碎机继续粉碎。
无预冷处理线,粉碎工艺的一部分在常温下进行。首先将去除胎圈的废轮胎送入破碎机中粗碎,经磁选器除去金属后,送入冷却装置或直接送入细碎机进行冷冻粉碎。再经过磁选器和筛分装置,分离出金属和纤维,最后送入旋风分离器。用UCC冷冻粉碎法可获得0. 03mm (325目)以下的胶粉。
埃奇橡胶(Edgerubber) 公司是美国主要生产轮胎胶粉的公司,该公司成立于1988年,采用冷冻粉碎、常温粉碎和湿法粉碎进行生产。产品广泛用于轮胎、刹车片、屋顶建材、环氧树脂、涂料、密封剂和胶管等产品中。
美国的Lehigh公司是另一家生产冷冻胶粉的企业,据称该公司生产的胶粉粒度可达80~300目,主要在轮胎制造中加入。
2、德国冷冻粉碎技术
(1)豪格旋风粉碎机冷冻粉碎法 德国WHG集团所属 HOGER 公司制造的豪格旋风粉碎机在世界上享有盛誉。HW系列旋风粉碎机的基本结构和工作状态是:电机通过三角皮带加速使粉碎机主轴以12000r/min高速旋转。轴上装有正置圆锥形转子,在转子上装有两种形状不同的合金钢制成的刀具。转子外面包着内衬耐磨护板套的定子。耐磨护板内表面制成齿形并沿轴从上至下分成三段,每段齿形导前3~4mm, 以防止粗胶粒沿齿槽流下而得不到有效研磨。定子上方设有加料漏斗。漏斗中胶料是经液氮处理过的。料流人定子后,先被前期研磨刀具打向转子和定子的间隙处,当胶粒通过定子和高速旋转的转子及刀具间隙时,被研磨成超细胶粉。最细粒径可达0. 063mm (240目)。
HOGER公司液氮冷冻粉碎的基本工艺过程是将3~5mm的胶粒输送到加料斗,先用回收的液氮气体将其冷却到-10℃, 再送到混合6bar (1bar=0. 1MPa)液氮的螺旋器中使胶粒冷冻到-100℃.然后再投到HW型旋风细碎机中,经研磨的胶粉用气流输送到收集器中。在收集器回收的低温气体返送到预冷装置,使胶粒得到预冷。
(2)德国INTEC公司技术 德国INTEC公司是一家国际上知名的制造和设计处理废旧轮胎的设备公司,INTEC-RC精细胶粉生产线从第一代一直发展到第五代INTEC-RC400/05生产线。整个生产过程对环境无害,科技含量高,秉承了德国产品高品质、高科技的特性。INTEC-RC 400 采用-195. 8℃的深冷冷冻处理工艺方法。整胎粉碎过程由整胎投入、粉碎、冷却研磨、橡胶、钢丝和纤维分离等环节组成。由于先进的INTEC系统能将轮胎中的橡胶、金属和纤维彻底分离,因此产品的纯净度可高达 99. 99%.优良的隔热技术与 INTEC开发的冷媒循环利用系统的监控手段,保证了全自动化的工艺过程处于最佳的工作状态,使运转成本降低至最低。整个加工过程全部通过电子式集中控制台控制和调节,由INTEC的诊断系统对生产系统进行监控,对生产故障做出判断并发排除指令。
采用INTEC公司液氮低温冷冻粉碎法工艺简述如下。
①粉碎 废旧轮胎整胎经皮带传送机从废胎堆场进入预粗碎机,整胎被切割
成10cm左右的大胶块。再通过主粗碎机切割成5cm的小胶块。通过振送筛,除
去部分粗钢丝和粗纤维。胶块送入中间粉仓。
②冷却 胶块经称重分配系统进入冷冻管道,通常可以采用液氮深冷冻法和
LNG冷能直接粉碎法。冷媒与胶块在冷道中逆流换热,预冷道内温度达-120℃,主冷道温度为-195℃, 使胶块达到脆化程度。
3、日本冷冻粉碎技术
关西环境开发株式会社1977年在大阪的实验厂开发了该粉碎方法,进入年产7000t胶粉的工业化生产。该粉碎方法的特点是常温粉碎和冷冻粉碎并用。常温粉碎采用日本CTC工艺。常温粉碎能力为1500kg/h, 采用辊式粉碎机。冷冻粉碎能力为980kg/h, 采用高速冲击式锤磨机。整套设计自动化和机械化程度很高。采用了一系列最新技术,对噪声、振动、粉尘、气味采取了充分的防治措施。该方法胶粉全部在50目以上,其中100目以上占1/3。
4、乌克兰冷冻粉碎技术
乌克兰国家科学院低温物理工程研究所开发的液氮冷冻粉碎废轮胎制备胶粉技术其加工工艺路线分为粉碎和研磨两部分。粉碎工序是将整条废轮胎冷冻后粉碎,并使橡胶与钢丝帘线和纤维帘线分开;磨碎工艺是将粉碎工序的胶粉粒磨碎,磨碎的胶粉细度在40日以上的占60%以上。微磨机可在低温下将胶粉磨细成0.05mm(240目)的超细胶粉。冷冻粉碎的全过程均在液氮冷冻下进行。粉碎,钢丝、纤维分离,微磨机均为该项专利技术。