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常温粉碎法简介

2021-03-20

         一、废橡胶的预加工处理废橡胶制品中一般都会有纤维和金属等非橡胶骨架材料,加之橡胶制品种类繁多,所以,在废橡胶粉碎前都要进行预先加工处理,其中包括分检、去除、切割、清洗等加工。


        (1)分检与去除 对废橡胶首先要进行检验、分类,对不同类别、不同来源的废橡胶及其制品按要求分类,最理想是采用回收管理循环方法,根据废胶来源有目的地进行处理。对于废轮胎这类体积较大的制品,则要除去胎圈,也可采用胎面分离机将胎面与胎体分开。 胶鞋主要回收鞋底,内胎则要除去气门嘴等。


        (2)切割 经过分检和除去非橡胶成分的废橡胶,由于长短不一,厚薄不均不能直接进行粉碎,必须对废橡胶切割。国外对轮胎普遍采用整胎切块机,切成25mmx25mm的胶块。大的胶块则重新返回切割机上再次切割。


        (3)洗涤 废橡胶特别是轮胎、胶鞋类制品,由于长期与地面接触,夹杂着很多泥沙等杂质,则应先采用转桶洗涤机进行清洗,以保证胶粉的质量。


        二、常温粉碎法工艺简介


        1、粉碎废橡胶经过分类预加工后进行常温粉碎。所谓常温粉碎法就是在自然温度下将一定大小的胶块(符合粉碎设备的喂料要求)通过机械动力粉碎成一定粒径胶粉的过程。常温粉碎有粗碎(大于2目)、中碎(大于20目)和细碎(大于40目)。这一过程直观,便于控制和操作。常温粉碎方法我国目前主要有下列几种形式:辊筒法、齿盘法、螺杆挤压粉碎法、滚切式粉碎法和磨轮式粉碎法。国外的粗碎和细碎设备普遍采用滚动剪切式结构粉碎机。


        (1)辊筒法 常温辊筒法在我国普遍使用,这是再生橡胶工业传统使用的粉碎设备(见图3-2)。一般采用双沟辊粗碎,双光辊或沟光辊细碎,在小型企业有的采用沟光辊同时进行粗碎和细碎,该法投资少,占地面积小,但设备安全和产量均会受到限制。国外的粗碎机一般都比国内设备大,生产效率高。如粗碎机速比(1:2)~(1:3),后辊转速为30~40r/min,而细碎机功率大,速比更高,转速更快。近年来国内也开始生产高速比、大功率的辊筒粉碎设备,提高了生产效率。


        (2)齿盘法 国外一些国家使用一种齿盘粉碎机,既用作粗碎,又用作这种设备由上下两个带齿的圆盘组成,废橡胶由上部中央的供料口送入,下盘回转废橡胶在齿间磨碎排出。改变上下盘间距,可以调节磨碎和剪切作用。结构形式有平磨和锥磨之分,多用于细碎工序,以取得较好效果。投入的胶块粒度为6~ 10mm,出粉粒度在1mm以下。德国CONDVX公司开发了一种销钉式磨盘冷冻粉碎机(见图3-3),胶粉粒度细,生产效率更高。


        近年来我国开发了一种新型盘式粉碎机,以剪切研磨为原理,齿盘耐磨,工作寿命较长,可将粒度4mm以下废胶块一次性粉碎至粒度达80目以上。


        隋建波等对废全钢子午线轮胎胎面胶颗粒(粒度为1~4mm),采用齿盘粉碎机进行了常温粉碎研究,发现动盘和定盘相对转速对常温粉碎胶粉粒度及其分布影响不大,当相对转速为1440r/min时,胶粉粒度分布稍微集中一些。但适当提高相对转速有利于改善常温法胶粉的物理性能。齿盘间隙大小对胶粉粒度及其分布影响比较大,并且在最佳间隙为0.57mm时,制得的胶粉粒度小,粒度分布更为集中。同时,常温粉碎还能使部分交联键被切断,胎面胶颗粒的交联密度从172.04mol/m3降低至61.113mol/m3,这说明常温粉碎客观上实现了废胎颗粒的机械再生。


        关于废橡胶粉碎机粉碎磨盘,按结构形式分有平面磨盘和锥面磨盘。改进磨盘结构,对于改善胶粉的粒度分布,提高粉碎效率和降低能耗具有重要意义。我国已有数十种专利技术发表。


        平面磨盘的研磨面为平面,转速一定时,由磨盘中心到磨盘边缘,线速度越来越大,磨损也越来越大,不能长期保持平面特性,盘面磨损后较难修复。锥面磨盘的研磨面为锥面,整个锥面上各点线速度相差不大,工作面磨损较均匀,磨盘使用一段时间之后,可调节动定磨盘之间的间隙,进而调节胶料的粉碎细度。


        锥面磨盘实际上是一个锥台体,侧面为研磨面,在直径相同的情况下,锥面磨盘较平面磨盘具有更大的研磨表面,粉碎效率更高。


        (3)滚切式粉碎法 采用滚切式粉碎机粉碎(见图3-4)。它主要通过动刀与定刀的主轴回旋对废橡胶进行多次断续切削粉碎,多用于粗碎。国外常用于纯胶的切粒。


        (4)螺杆挤压粉碎法 螺杆挤压粉碎机转子螺旋为齿形、变距、变径螺杆,可使物料经压缩、粉碎,使钢丝或纤维分离在同一工作室内完成。在螺杆的前端设有粒度控制盘用于调节胶粉粒度。该机可作为中碎的理想设备。俄罗斯聚合物制品试验厂研发的螺杆偏心挤压粉碎机,其胶粉制造过程下:废轮胎首先在容量为600~800kg的辅助设备中分离胎面胶、钢丝、帘线,随后将胎面胶切成20~30mm的块料,经皮带运输机送入主机,在主机的螺旋区中胶块承受的压力为0.2~0.7MPa,然后在偏心区再受到0.2~0.5MPa的压力及0.03~ 0.5N/mm2的剪切力的共同作用,将胶块变成粒度为200~500μm的胶粉(占81.5%以上)。经筛分机筛选,再经风冷后(80℃),使大于1mm的胶粉返回主机的胶粉进行分级包装。德国 DERSTORFF公司开发了一种双螺杆挤压粉碎机,其型号为ME90X23D,该机投入胶块尺寸要求为20~70mm,出粉粒度50~100μm的占5%~10%,100~500μm占75%~80%生产能力为年产2000t。


        (5)磨轮式粉碎法 根据橡胶磨耗试验机原理,用特制的磨轮磨削橡胶,其优点是一次性获取较细胶粉,但被处理物料需预先制备成条状,给连续化生产带来不便。影响废橡胶粉碎的因素比较复杂,特别是对磨盘的种类、粉碎机理、粉碎性能等方面还缺乏足够的研究,目前只能靠经验设计粉碎设备。


        (6)助磨剂 在实际生产过程中,为了提高常温法废橡胶的粉碎效率并达到节能效果,通常在粉碎过程中加有助磨剂。


        ①水及水基助磨剂,加入水量一般为废橡胶质量的2%~5%。水基助磨剂的作用:一是使胶粒润滑和冷却;二是对胶粉进行改性;三是降低胶粒表面能,防止胶粒颗粒黏附。而且在胶粒粉碎过程中不产生粉尘和有害气体,清洁环保。


        ②固体粉状助磨剂,常用的有碳酸钙、炭黑及无机盐类。由于固体助磨剂比橡胶更容易被粉碎,使获得更细的粉体成为可能,因此可采用风选方法使助磨剂与微细胶粉分离,回收的助磨剂可以循环使用。关于废橡胶的助磨机理研究还不够深入,目前多是依据助磨效果为推理考证的。不同种类助磨剂的助磨机理是不同的,大致有如下几种。


        ①助磨剂被吸附在胶粒的表面上,通过吸附和湿润作用,降低了胶粉粒子的表面能,有效地减少了胶粒的黏附,增加了流动性。


        ②助磨剂分子进入胶粉粒子的微裂缝中,产生劈裂作用,促进裂缝扩展而促进粉碎作用。


        ③助磨剂能够提供胶粉粒子与研磨介质之间的润滑作用,有利于降低粉碎设备内的温度,从而提高粉碎效率。总之,寻找一种良好的助磨剂,对常温粉碎废橡胶提高粉碎效率、降低生产成本、改善胶粉性能具有十分重要的意义。


        2、分离与输送分离是指废胎粉碎后其中的纤维和钢丝与橡胶之间的分离。分离设备和物料输送直接关系到最终产品质量和生产正常运行,是典型的产品化、机械化运输设备,不可忽视。纤维分离可调式空气分离机主要用于分离胶粉中的绒毛纤维,也可用于微细胶粉的气流分级,其效果优于筛网分级(有形分级)。目前,对斜交胎粗碎后的纤维团分离还需研究更好的办法加以解决。钢丝分离则用橡胶钢丝分离机,亦称搓丝机。该设备主要用于子午线轮胎的分离。磁选分离钢丝则用磁选机。对废斜交轮胎由于金属含量少,常采用固定磁铁进行金属分离。但对子午线轮胎的钢丝分离则可选用鼓式磁选机。它是一种永磁式磁选器,分有单级和双级两种,选用优质强磁材料,具有较强的分离钢丝作用。还有一种方法是采用磁性皮带辊筒进行磁选,兼可输送物料。为保持生产的连续性,胶粉输送设备的选配也是很重要的。目前,机械化输送设备主要有螺旋输送机(包括垂直型)、斗式提升机和皮带输送机等几种通用输送设备。


        3、筛分与包装胶粉的筛分过去通常采用往复振动直线筛,近年来开始选用旋振筛,它具有筛分能力强、密封性好、噪声低、平衡性能佳、占地面积小等优点,适于胶粉筛分分级。对冷冻法微细胶粉则采用气流筛进行分级(无形分级)。包装机是较成熟的设备,凡对粉末材料进行包装的机械均可选用。( 文章转自废橡胶综合利用分会

                

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