專利名稱：用于對熱解的焦炭中的顆粒進行選分的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將碳黑或其他碳質(zhì)材料的混合物識別和分離成不同品質(zhì)的裝置。
背景技術：
為了通過使用稱作熱解的方法再循環(huán)輪胎和其他橡膠產(chǎn)品以再生可用烴已經(jīng)有 過很多嘗試。通過熱解，將輪胎進行處理以提供燃料和其他烴化合物。由該熱解方法得到 的一種特別的副產(chǎn)物是在該方法完成之后仍留下來的灰或焦炭材料。已經(jīng)嘗試以使用該焦 炭作為用作一種填料的低級碳黑。但是，這已經(jīng)遇到一些缺點，最明顯的是所述焦炭中由于 焦炭本身粒度隨機分布造成的雜質(zhì)缺點。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)原始焦炭的組成具有大顆?；虼缶奂w 和小的顆粒或小聚集體。然而，使用碳黑作為填料配混物的一些應用需要該碳黑混合物主 要由小聚集體構(gòu)成，該小聚集體產(chǎn)生適用作塑料中橡膠的填料的“松散”碳黑混合物。已經(jīng)進行了嘗試以通過使用將再生碳質(zhì)材料混合物粉碎成小顆?；蚓奂w的研 磨機來形成“松散的”碳黑。但是，這些嘗試還沒有一直制備具有一致性的聚集體尺寸的混 合物，所述混合物通常具有不利的聚集體顆粒的氮表面積。因此，需要基于顆粒尺寸和其他 因素將樣品包含聚集體的碳黑分級成具有一致性的顆粒尺寸和不同的級別或分類的混合 物。因此，需要對將含聚集體的碳黑識別并分離成具有更小更一致聚集體尺寸和更好 物理性質(zhì)比如高氮表面積值的混合物進行改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于由熱解的聚合材料形成各種品質(zhì)的聚集體混合物的識別和分離 裝置。熱解的再生碳質(zhì)材料源自廢輪胎、汽車破碎機殘渣以及實際上任何類型的用過的聚 合物。在解熱步驟之后，使用該識別和分離裝置。識別和分離裝置使用干燥空氣源和含有 小聚集體和大聚集體的再生碳質(zhì)材料源。再生碳質(zhì)材料和干燥空氣源混合、加壓并然后引 入到粉碎研磨機中。所述粉碎研磨機通過將再生碳質(zhì)材料分成小聚集體和大聚集體而進行 第一輪識別和分離。粉碎研磨機進一步將所述大聚集體分級成更多小聚集體(more small agglomerate)。小聚集體然后移到執(zhí)行第二輪識別和分離的選分機。所述選分機將所述小 聚集體分成粗聚集體和細聚集體。
下述再生碳質(zhì)材料是元素的混合物，包括已經(jīng)團簇在一起形成不同尺寸聚集體的 碳黑和無機功能填料。本發(fā)明致力于將再生碳質(zhì)材料分成具有不同顆粒尺寸和表面化學的 不同類的填充材料。本發(fā)明還實現(xiàn)了將大聚集體分級成作為更有用的填充材料的更小聚集 體(smalleragglomerate)的目標。下述大聚集體包括尺寸為大約1微米_大約100微米的聚集體簇，而離開粉碎研 磨機的小聚集體是通常尺寸為大約1微米-大約45微米的聚集體。由選分機獲得的粗聚 集體混合物具有尺寸通常為大約10微米-大約20微米的聚集體，更大的密度，并且適于在 能夠使用更低等級碳黑的情況下用作填充材料。細聚集體混合物是具有低密度聚集體的填 充材料，通常尺寸為大約IOnm-大約35nm。在需要等同于原始碳黑填料的高級碳黑顆粒的 情況下，這些細聚集體是合適的填料。


通過詳述和附圖將更充分理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的識別裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的粉碎研磨機和流過其的碳黑的剖面平面圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明的選分機剖面平面圖。
具體實施例方式以下優(yōu)選實施方案的描述本身僅是示例性的，絕不意于限制本發(fā)明、其應用或用 途。圖1顯示了依照本發(fā)明的識別和分離裝置10的示意圖?，F(xiàn)在參照所有附圖特別 是圖1，該裝置10包括粉碎研磨機12和選分機14。料斗16用作供給該裝置10的該再生 碳質(zhì)材料的來源。該料斗16用于收集由循環(huán)聚合材料(比如但不局限于廢輪胎、汽車的聚 合物部件、廢橡膠材料或塑料容器等)的熱解制備的再生碳質(zhì)材料。該再生碳質(zhì)材料由碳 黑和其他材料的大聚集體和小聚集體組成。當使用收集料斗16來保持該再生碳質(zhì)材料時， 該再生碳質(zhì)材料可以直接由熱解反應器(未示出)供給到該裝置10中，而不首先收集在該 料斗16中。閥18控制該再生碳質(zhì)材料從該料斗16到磁力分離機20的流動。該再生碳質(zhì)材 料有時具有在熱解之前就存在于該循環(huán)聚合材料中的金屬顆粒。這些金屬顆粒能夠損害該 粉碎研磨機12，該磁力分離機20除去這些不希望的金屬顆粒。該磁力分離機20的使用是 不必需的，能夠使用更多或更少數(shù)量的磁力分離機。在通過該磁力分離機20之后，將該再生碳質(zhì)材料送往螺桿22，其轉(zhuǎn)動并控制該材 料流向該粉碎研磨機12的流動。使用閥24開關該再生碳質(zhì)材料到混合節(jié)點26的流動。 在該混合節(jié)點26處，該再生碳質(zhì)材料與由空氣源28產(chǎn)生的經(jīng)過濾的干燥高壓空氣混合。 該干燥加壓空氣和再生碳質(zhì)材料的混合物一起是被引導通過該粉碎研磨機12的原料入口 30 (參見圖2)的原料。圖2顯示了該粉碎研磨機12的示意圖，其具有渦流塔28，在其中將加壓原料引導 通過該原料入口 30并在該渦流塔28周圍形成渦旋，使該原料中存在的小聚集體移動到該 渦流塔28的頂部而較大的聚集體下降。盡管描述了單一的原料入口 30，但可以具有更多數(shù)量的原料入口以調(diào)節(jié)或提高該渦流塔28內(nèi)的渦旋。在該渦流塔28中存在選分盤32，其有 助于該原料的渦旋并防止大聚集體運動通過該選分盤22。該選分盤32使該聚集體和空氣 在該渦流塔28中形成渦旋，并利用比重將重的致密聚集體和顆粒與較輕的較不致密的聚 集體和顆粒分離開。因此該重的致密聚集體沉降到該渦流塔28的底部，而該較不致密的聚 集體移動到該渦流塔28的頂部。隨著該較大的聚集體移動到該渦流的底部，其進入該粉碎研磨機12的分級腔34。 在該分級腔34中存在至少兩個對置的空氣入口 36，用于在該腔室的相對兩側(cè)彼此相對地 對該大聚集體顆粒吹風。盡管討論了兩個對置空氣入口 36，但也可以具有更多或更少數(shù)量 的對置空氣入口 36。該大聚集體顆粒朝向彼此加速、碰撞并分級成較小的聚集體。將該較 小的聚集體再次引入該渦流塔28中，在其中如果聚集體密度足夠小就會通過該選分盤32， 然后離開小聚集體端口 38。沒有分級的較大的聚集體離開腔出口 38并收集。非必要地，通 過該腔出口 38離開的該大聚集體能夠再次引入該閥24處的再生碳質(zhì)材料中。通過該小聚集體端口 38的該小聚集體流到兩個過濾器料斗40、40’中的一個。該 過濾器料斗包含聚合物表面積過濾器，其收集在離開該渦流塔28之后具有變成空氣傳播 的趨勢的小聚集體。本發(fā)明描述了使用兩個過濾器料斗來收集該小聚集體，然而，根據(jù)該粉 碎研磨機12的生產(chǎn)速率使用更多或更少數(shù)量的過濾器料斗也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。閥42、 42’控制小聚集體從該過濾器料斗40、40’到用于向該選分機14供給小聚集體的小聚集體 供給料斗44的流動。盡管圖1描述了多個閥42、42’與過濾器料斗40、40’相結(jié)合，但也可 以具有更多或更少數(shù)量的閥。在離開該小聚集體供給料斗44之后，該小聚集體非必要地通 過第二磁力過濾器46以進一步除去任何存在的金屬雜質(zhì)。進料螺桿48接收該小聚集體并 控制小聚集體供給到傳送機50的流動，該傳送機50將該小聚集體移動到另一進料螺桿52 和控制該小聚集體到該選分機14的流動的閥54。具有直接流向該選分機14的進料螺桿 48在本發(fā)明的范圍內(nèi)，然而，優(yōu)選使用多個進料螺桿和傳送機，因為該識別和分級裝置10 中部件的物理尺寸需要將該小聚集體在部件之間移動一段距離?，F(xiàn)在參照圖1和3，小聚集體通過兩個高壓入口 66之一進入該選分機14。將小聚 集體與通過該兩個入口 66之一供給的干燥加壓空氣混合，并在該選分機14的渦流塔56中 產(chǎn)生渦旋，在此處將該小聚集體分離成粗聚集體混合物和細聚集體混合物。小聚集體中的 一些是由粗聚集體與粘附到該粗聚集體上的細聚集體制成的。該小聚集體的渦旋使具有低 密度且尺寸在納米范圍內(nèi)的細聚集體與更致密得多且微米尺寸的粗聚集體顆粒分離。由通 過該高壓入口 66和旋轉(zhuǎn)選分輪58流動的氣壓造成在該渦流塔56中的渦旋運動，使該較不 致密且具有較小粒度的細聚集體移動到該渦流塔56的頂部。比該小聚集體更致密且通常 尺寸更大的粗聚集體移動到該渦流塔的底部。具有更多或更少數(shù)量的空氣入口 66以及該 小聚集體通過多于一個該高壓入口 66進入該渦流塔56也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。該旋轉(zhuǎn)選分輪58以與該粉碎研磨機12的選分盤32相同的方式作用，僅允許特定 尺寸和密度的聚集體通過細聚集體出口 64離開該渦流塔58。粗聚集體沉降到該渦流塔56 的底部，并收集在容器62中以在其中粗聚集體可接受的工藝中用作填料。通過該細聚集體 出口 64的該細聚集體流到包含收集該細聚集體的聚合表面積過濾器的過濾器料斗68。這 一步驟是必須的，因為該細聚集體的尺寸小以使得其容易變成空氣傳播的。在通過該過濾 器料斗68之后，然后將該細聚集體非必要地通過磁力分離機70以除去可能存在的任何金屬雜質(zhì)，然后該細聚集體移動到保存區(qū)域72，在此處其形成存儲在容器、造粒機、袋子中或 混合有彈性體的細聚集體混合物，以防止該細聚集體變成空氣傳播的。該細聚集體混合物 和粗聚集體混合物都包含高含量的碳黑，且都是可與原始碳黑相當?shù)目捎玫奶畛洳牧?。在以下申請中能夠發(fā)現(xiàn)依照本發(fā)明使用的材料的其他信息和實例2007年10月9 日提交的名稱為“Elastomer Composition with ReclaimedFiller Material”的美國專利 申請?zhí)?0/998，197 ;2007年 11 月 8 日提交的名稱為“Process For Classifying Particles In A Pyrolysed Char” 的申請?zhí)?60/986，318 ;2007 年 11 月 8 日提交的名稱為"Asphalt Composition UsingPyrolysed Carbonaceous Materials，，的申請?zhí)?60/986，369 ；禾口 2007 年 11 月 7 日提交的名稱為“Enhanced Fine Agglomerate Mixture”的申請?zhí)?60/986，126， 其中通過引用將各申請的全部內(nèi)容由此引入。本發(fā)明的說明書本身僅是示例性的，因此不脫離本發(fā)明的要旨的變型意于在本發(fā) 明的范圍之內(nèi)。這種變型不應視作脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
用于形成由再生碳質(zhì)材料形成的聚集體的混合物的識別和分離裝置，包括干燥空氣源和含有小聚集體和大聚集體的再生碳質(zhì)材料源，其中所述再生碳質(zhì)材料和所述干燥空氣源混合并加壓；用于接收所述加壓的干燥空氣和所述再生碳質(zhì)材料的粉碎研磨機，其中所述粉碎研磨機將所述小聚集體和所述大聚集體分開并對所述大聚集體進行分級以形成更多小聚集體；和選分機，其可操作地經(jīng)構(gòu)造以從所述粉碎研磨機接收所述小聚集體并將所述小聚集體分成細聚集體和粗聚集體。
2.權利要求1的識別和分離裝置，進一步包括連接在所述粉碎研磨機和所述選分機之 間的一個或多個過濾器料斗，用于在所述小聚集體進入所述選分機之前收集和過濾所述小聚集體。
3.權利要求1的識別和分離裝置，進一步包括在所述粉碎研磨機和所述選分機之間連 接的磁力分離器，其中所述磁力分離器在所述小聚集體進入所述選分機之前從所述小聚集 體中去除金屬。
4.權利要求3的識別和分離裝置，進一步包括連接到所述再生碳質(zhì)材料源的磁力分離 器，用于在所述再生碳質(zhì)材料進入所述粉碎研磨機之前從所述再生碳質(zhì)材料中去除金屬。
5.權利要求1的識別和分離裝置，其中所述選分機包括渦流塔，所述渦流塔具有至少 兩個空氣入口用于接收干燥空氣和所述小聚集體的混合物，從而使得所述小聚集體形成渦 旋并分離成粗聚集體和細聚集體。
6.權利要求5的識別和分離裝置，其中所述選分機的所述渦流塔進一步包括旋轉(zhuǎn)選分 輪，用于使得所述大聚集體和所述小聚集體形成渦旋并分離。
7.權利要求1的識別和分離裝置，其中所述粉碎研磨機進一步包括渦流塔，用于接收所述加壓的空氣和所述再生碳質(zhì)材料并使其形成渦旋以分離成大聚 集體和小聚集體；分級腔，用于接收所述大聚集體并將其分級成更多的小聚集體，所述小聚集體隨后再 次引入到所述粉碎研磨機的所述渦旋中。
8.權利要求1的識別和分離裝置，其中所述選分機進一步包括粗聚集體出口和細聚集 體出口，所述粗聚集體出口用于從所述選分機中去除所述粗聚集體，所述細聚集體出口用 于從所述選分機中去除所述細聚集體并將其送到過濾器料斗，其中所述細聚集體從所述高 壓空氣混合物中收集并形成細聚集體混合物。
9.用于形成由再生碳質(zhì)材料形成的聚集體的混合物的識別和分離裝置，包括粉碎研磨機；所述粉碎研磨機的渦旋部分，其具有至少一個進料入口 ；干燥空氣源和含有小聚集體和大聚集體的再生碳質(zhì)材料源，其中所述再生碳質(zhì)材料和 所述干燥空氣源混合并加壓以流過所述至少一個進料入口，從而使得所述再生碳質(zhì)材料形 成渦旋并分離所述大聚集體和所述小聚集體；所述粉碎研磨機的分級腔，其可操作地連接至所述渦旋部分用于接收所述再生碳質(zhì)材 料的所述較大的聚集體；至少兩個連接到所述分級腔的對置的空氣入口，使得所述較大聚集體在所述粉碎研磨機腔中碰撞和分級，以形成更多更小的聚集體，所述更小的聚集體引入到所述粉碎研磨機 的所述渦旋部分；連接到所述粉碎研磨機的所述渦流塔的粉碎研磨機出口，用于去除小聚集體；和選分機，用于接收所述小聚集體并進一步將所述小聚集體分成細聚集體和粗聚集體。
10.權利要求9的識別和分離裝置，進一步包括連接在所述粉碎研磨機和所述選分機 之間的一個或多個過濾器料斗，用于在所述小聚集體進入所述選分機之前收集和過濾所述 小聚集體。
11.權利要求9的識別和分離裝置，進一步包括在所述粉碎研磨機和所述選分機之間 連接的磁力分離器，其中所述磁力分離器在所述小聚集體進入所述選分機之前從所述小聚 集體中去除金屬。
12.權利要求11的識別和分離裝置，進一步包括連接到所述再生碳質(zhì)材料源的磁力 分離器，用于在所述再生碳質(zhì)材料進入所述粉碎研磨機之前從所述再生碳質(zhì)材料中去除金jM ο
13.權利要求9的識別和分離裝置，其中所述選分機包括渦流塔，所述渦流塔具有至少 兩個空氣入口用于接收干燥空氣和所述小聚集體的混合物，從而使得所述小聚集體形成渦 旋并分離成粗聚集體和細聚集體。
14.權利要求13的識別和分離裝置，其中所述粉碎研磨機的所述渦流塔進一步包括旋 轉(zhuǎn)選分輪，其輔助所述粗聚集體和細聚集體形成渦旋并分離。
15.權利要求13的識別和分離裝置，其中所述選分機的所述渦流塔進一步包括旋轉(zhuǎn)選 分輪，用于使得所述大聚集體和所述小聚集體形成渦旋并分離。
16.權利要求9的識別和分離裝置，其中所述選分機進一步包括粗聚集體出口和細聚 集體出口，所述粗聚集體出口用于從所述選分機中去除所述粗聚集體，所述細聚集體出口 用于從所述選分機中去除所述細聚集體并將其送到過濾器料斗，其中所述細聚集體從高壓 空氣混合物中收集并形成細聚集體混合物。
17.用于形成由再生碳質(zhì)材料形成的聚集體的混合物的識別和分離裝置，包括干燥空氣源和含有小聚集體和大聚集體的再生碳質(zhì)材料源，其中所述再生碳質(zhì)材料和 所述干燥空氣源混合并加壓；粉碎研磨機，用于接收所述加壓的干燥空氣和所述再生碳質(zhì)材料，其中所述粉碎研磨 機將所述小聚集體和所述大聚集體分離并將所述大聚集體分級以形成更多的小聚集體；具有渦流塔的選分機，所述選分機可操作地經(jīng)構(gòu)造以從所述粉碎研磨機接收所述小聚 集體并將所述小聚集體分離成細聚集體和粗聚集體；和一個或多個連接到所述渦流塔的空氣入口，用于將高壓空氣供給所述渦流塔并使得所 述小聚集體形成渦旋并分離成細聚集體和粗聚集體。
18.權利要求17的識別和分離裝置，進一步包括連接在所述粉碎研磨機和所述選分機 之間的一個或多個過濾器料斗，用于在所述小聚集體進入所述選分機之前收集和過濾所述 小聚集體。
19.權利要求17的識別和分離裝置，進一步包括在所述粉碎研磨機和所述選分機之間 連接的磁力分離器，其中所述磁力分離器在所述小聚集體進入所述選分機之前從所述小聚 集體中去除金屬。3
20.權利要求17的識別和分離裝置，其中所述粉碎研磨機的所述渦流塔進一步包括旋 轉(zhuǎn)選分輪，其輔助所述粗聚集體和細聚集體形成渦旋和分離。
21.權利要求17的識別和分離裝置，進一步包括連接在所述再生碳質(zhì)材料源和所述粉 碎研磨機之間的磁力分離器，其中所述磁力分離器從所述再生碳質(zhì)材料中除去能夠危害所 述粉碎研磨機的金屬組分。
22.權利要求17的識別和分離裝置，其中所述選分機的所述渦流塔進一步包括旋轉(zhuǎn)選 分輪，用于使得所述大聚集體和所述小聚集體形成渦旋并分離。
23.權利要求22的識別和分離裝置，其中所述選分機進一步包括粗聚集體出口和細聚 集體出口，所述粗聚集體出口用于從所述選分機中去除所述粗聚集體，所述細聚集體出口 用于從所述選分機中去除所述細聚集體并將其送到過濾器料斗，其中所述細聚集體從高壓 空氣混合物中收集并形成細聚集體混合物。
全文摘要
用于由熱解的再生碳質(zhì)材料形成聚集體的各種混合物的識別和分離裝置。所述識別和分離裝置采用干燥空氣源(28)和包含小聚集體和大聚集體的再生碳質(zhì)材料源(16)。再生碳質(zhì)材料和所述干燥空氣源混合、加壓隨后引入到粉碎研磨機(12)中。所述粉碎研磨機(12)通過將再生碳質(zhì)材料分成小聚集體和大聚集體而進行第一輪識別和分離。粉碎研磨機(12)進一步將所述大聚集體分級以形成更多小聚集體。小聚集體隨后移到選分機(14)進行第二輪識別和分離。所述選分機(14)將所述小聚集體分成粗聚集體和細聚集體。
文檔編號B02C19/00GK101896278SQ200880119984
公開日2010年11月24日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權日2007年10月9日
發(fā)明者J·H·費德 申請人:三氯聯(lián)苯碳工業(yè)公司