專利名稱：處理廢舊輪胎的工藝及其所用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自廢舊輪胎回收橡膠以及將其制成橡膠粉的工藝，并涉及該工藝所用的設(shè)備。
背景技術(shù)：
汽車是當(dāng)前社會中的重要運(yùn)輸工具，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，僅中國的汽車保有量估計(jì)已接近1億輛，每年報(bào)廢大量的汽車輪胎。這些廢舊輪胎不但是重要的污染源，也是重要的資源，若不能有效地對其回收再生產(chǎn)，將是資源的巨大浪費(fèi)。制作輪胎的橡膠有合成橡膠、天然橡膠以及它們的混合物。合成橡膠以石油為原料，今天石油資源正日益緊張。天然橡膠來源于橡膠樹，其產(chǎn)量受橡膠樹的生長速度及橡膠園面積的限制，天然橡膠的產(chǎn)量難于滿足輪胎工業(yè)日益增長的需求，因此近年來天然橡膠的價(jià)格一直居高不下?；谏鲜鲈?，回收利用廢舊輪胎中的橡膠是本技術(shù)領(lǐng)域中一直關(guān)注的課題。目前處理廢舊輪胎的有代表性的技術(shù)是液氮深冷法。該法用液氮將切割后的輪胎冷凍，使之成為脆性體，然后經(jīng)破碎，去雜物工序回收橡膠。該法的主要缺點(diǎn)是用液氮作冷卻介質(zhì)，由于液氮價(jià)格昂貴，使該方法在技術(shù)上的優(yōu)勢被經(jīng)濟(jì)上的劣勢所抵消；由于液氮一經(jīng)汽化后難以回收，在對環(huán)境要求越來越嚴(yán)苛的今天，液態(tài)冷凍工藝的合理性正受到人們的置疑。傳統(tǒng)的回收廢舊輪胎中橡膠的方法，通常只采用簡單的篩分，輪胎中所含的雜質(zhì)不能盡行去除，因而影響了回收橡膠的質(zhì)量。此外，由于橡膠的粒度與其性能密切相關(guān)，粒度大的回收橡膠只能用于生產(chǎn)對拉伸性能要求不高的制品，如膠板、膠管等，而不能用于生產(chǎn)對拉伸強(qiáng)度要求高的產(chǎn)品，如汽車、自行車輪胎，以及用于對粒度有特殊要求的場合，如用作建材添加劑，制作優(yōu)質(zhì)的橡膠制品，運(yùn)動場跑道和用作瀝清改性劑等，這些領(lǐng)域要求回收橡膠的粒度至少在120目以下，最好在200目以下。通過降低回收橡膠的粒度，以發(fā)揮其潛在的性能，從而提高這種產(chǎn)品的附加值是本領(lǐng)域技術(shù)人員追求的目標(biāo)，然而傳統(tǒng)的精細(xì)粉碎設(shè)備不能完成這一目標(biāo)，這是因?yàn)?.粉碎橡膠的傳統(tǒng)的精細(xì)粉碎過程需要較長的時(shí)間，在此過程中橡膠因摩擦等因素使其溫度升高，由脆性體恢復(fù)為彈性體，因此為得到120目以下的細(xì)粉，需要提供功率更大的制冷設(shè)備；2.常規(guī)精細(xì)粉碎設(shè)備中的部件，如球磨、齒磨等因摩擦、沖擊等原因而損耗，這些損耗下來的材料成為雜質(zhì)使得橡膠的質(zhì)量下降。因此本技術(shù)領(lǐng)域一直期待著出現(xiàn)一種能將回收橡膠制成粒度在120目以下的高純度橡膠粉的方法。
本申請人針對現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)，提出過一項(xiàng)發(fā)明專利申請(申請?zhí)?0132719.4，發(fā)明名稱“一種用于低溫粉碎橡膠的深冷室”，申請日2000.11.16)。該發(fā)明專利提出將廢舊輪胎切塊放在用制冷機(jī)制冷的深冷室中冷凍，然后將其破碎，最后提出橡膠的回收設(shè)備。用該專利申請的設(shè)備雖然能回收橡膠，但對該設(shè)備中的具體組成部件，如切割輪胎的裝置，破碎輪胎切塊的裝置，去除輪胎中所含雜質(zhì)的裝置等描述得不夠具體，對回收的橡膠的高純度未提供切實(shí)的保證。此外，在上述專利申請中沒有提供用從廢舊輪胎中回收的橡膠制備高純度精細(xì)橡膠粉的工藝。為彌補(bǔ)上述不足，本申請人提出了本發(fā)明專利申請，它是申請?zhí)?0132719.4申請的進(jìn)一步完善和繼續(xù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從廢舊輪胎中回收橡膠的工藝；本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于上述工藝的設(shè)備。本發(fā)明的又一目的在于提供一種用回收的橡膠制備橡膠粉的工藝以及所用的設(shè)備。
本發(fā)明的從廢舊輪胎回收橡膠的工藝由以下步驟組成將所述廢輪胎切割成截面為菱形的正棱柱狀的切塊，并使其含水量小于0.3％(重量)的預(yù)處理步驟；用制冷機(jī)將所述廢舊輪胎切塊冷卻至橡膠脆性溫度以下的深冷步驟；以及將經(jīng)冷凍處理后的廢舊輪胎的切塊破碎去雜質(zhì)，使回收的橡膠純度大于99.7％(含炭黑)的破碎去雜步驟。
所述的預(yù)處理步驟由以下步驟組成1.對廢舊輪胎進(jìn)行干清洗；2.切去所述舊輪胎兩側(cè)的金屬輪輞，并沿胎面中心線將所述廢舊輪胎平均剖成兩半；3.將被剖開的舊輪胎切成截面呈菱形的正棱柱狀的切塊；所述菱形的長對角線長度不大于8mm；4.使所述正棱柱狀的廢舊輪胎切塊烘干至其所含水分小于0.7％(重量)；5.將去除了水分的所述廢舊輪胎切塊除濕，使其所含水分降至小于0.3％(重量)，并使其溫度降至環(huán)境溫度。
所述的深冷步驟包括使所述的經(jīng)預(yù)處理的廢舊輪胎的切塊在溫度為-120℃以下的環(huán)境中滯留至少12分鐘；所述的破碎去雜步驟包括1.將所述的經(jīng)深冷處理的廢舊輪胎的切塊滾壓，磨碎成粒度小于3mm的廢舊輪胎的橡膠顆粒；2.將混在所述廢舊輪胎顆粒中的長度小于8mm的簾線纖維及鋼絲去除；3.去除混在所述廢舊輪胎顆粒中的長度小于3mm的其余的簾線中的細(xì)小纖維；4.去除混在所述廢舊輪胎顆粒中的磁性物質(zhì)；5.去除混在所述廢舊輪胎顆粒中的非磁性雜質(zhì)。
用于從廢舊輪胎回收橡膠的工藝的設(shè)備，由一個(gè)預(yù)處理工位、一個(gè)深冷工位和一個(gè)破碎去雜工位組成。所述的預(yù)處理工位有順序設(shè)置的清洗機(jī)、裁斷機(jī)、切割機(jī)、烘干機(jī)及除濕機(jī)；所述深冷工位包括一條直的隧道狀的深冷室。深冷室通過冷凍介質(zhì)管與制冷機(jī)組相通、在該深冷室的兩端分別設(shè)有形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸相同的旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置和旋轉(zhuǎn)式出料裝置，在該深冷室內(nèi)設(shè)有輸送裝置和滾磨式破碎機(jī)。
所述的破碎去雜工位順次地包括篩選機(jī)、風(fēng)選機(jī)、磁選機(jī)和色選機(jī)。
所述預(yù)處理工位的清洗機(jī)是裝有多頭鋼絲-尼龍復(fù)合刷的干洗機(jī)。所述預(yù)處理工位的裁斷機(jī)包括對稱地位于該機(jī)兩側(cè)的切刀及一把中心切刀。
所述預(yù)處理工位的切割機(jī)包括一個(gè)可以定時(shí)按一定距離橫向移動的，其上裝有橫列連續(xù)鋸齒形刀具的，可繞其中心線旋轉(zhuǎn)的刀具支撐輥和位于該刀具支撐輥下方的砧板。
該深冷工位中的旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置和旋轉(zhuǎn)式出料裝置都包括一條與所述深冷室中心線垂直的，水平放置的軸，在該軸上設(shè)有多塊以其長邊與該軸固定相連的矩形隔板，該隔板取向與該軸的徑向一致，相鄰隔板間的夾角相等。在所述矩形隔板兩短邊端設(shè)有與該隔板固定相連的、與所述的軸垂直的兩塊平的圓形端蓋。所述的軸、隔板及端蓋放置在一內(nèi)筒中。該內(nèi)筒的上部設(shè)有進(jìn)料開口，其下部設(shè)有出料開口，所述隔板和端蓋與該內(nèi)筒的內(nèi)表面的間隙處設(shè)有密封條，所述內(nèi)筒設(shè)在與其氣密相連的深冷室中，該深冷室中的輸送裝置包括一條純棉織制的浸有負(fù)離子纖維素的，厚度至少12mm的傳送帶。支撐傳送帶的主動托輥與各托輥的外緣可轉(zhuǎn)動地與橫梁相連。
將該破碎去雜工位中的滾磨式破碎機(jī)設(shè)在深冷室中為的是保持輪胎切塊的脆性狀態(tài)以便破碎，它包括兩組上、下平行設(shè)置的磨輥，相鄰的上、下磨輥中心線所構(gòu)成的平面垂至于水平面，各磨輥的外表面鑲有輥套，在該輥套上均勻地布滿鱗片狀的凸起。兩個(gè)同步相向轉(zhuǎn)動的上磨輥表面間的距離為10-12毫米；兩個(gè)異步相向轉(zhuǎn)動的下磨輥表面間距為3毫米。
本發(fā)明的回收廢舊輪胎的工藝是這樣實(shí)施的將收集來的廢舊輪胎置于預(yù)處理工位的全自動干洗清洗機(jī)中。清洗機(jī)上的尼龍-鋼絲復(fù)合刷在機(jī)械手的控制下貼近所述廢舊輪胎。當(dāng)所述復(fù)合刷轉(zhuǎn)動時(shí)，其中的鋼絲刷去除牢固地附著在所述廢舊輪胎表面的異物，尼龍刷則清除松散地附著在所述輪胎表面上的異物。所述的機(jī)械手的原理和結(jié)構(gòu)與常規(guī)汽車行洗車所用的機(jī)械手類同。所述的鋼絲-尼龍復(fù)合刷的結(jié)構(gòu)是較長的尼龍纖維均勻地排布在刷子的外圈而較短的鋼絲排布在刷子的內(nèi)圈。當(dāng)然，在條件允許時(shí)，也可以用手工及其它方式代替清洗機(jī)清洗所述廢舊輪胎表面上所附著的異物。
經(jīng)過清洗機(jī)處理的廢舊輪胎被移往裁斷機(jī)中。在該裁斷機(jī)中，所述舊廢輪胎以站立的方式放置。裁斷機(jī)上的兩把側(cè)向刀具從所述廢舊輪胎的兩側(cè)將含鋼絲的內(nèi)圈割下，然后另一把中間刀具將附述廢舊輪胎沿胎面中心線將其均勻地割成兩半。此后該被剖開的輪胎被送往切割機(jī)。
將被剖開的輪胎平放在切割機(jī)的砧板上。裝有鋸齒形刀具的切割輥壓在被平放在砧板上的輪胎上，在其上切成貫穿的鋸齒形的切口，然后該切割輥升起并橫向移動固定距離，該距離與所述鋸齒形刀口的相鄰兩齒尖之間的距離相等。切割輥橫向移動后再次壓在砧板上的已經(jīng)被切過一次的輪胎上，從而將輪胎切成截面為菱形的棱柱狀的切塊。所述菱形的長對角線長度不大于8mm，長對角線和短對角線的長度比以能夠防止輪胎切塊自動疊放為度。
收集所得的廢舊輪胎的所述切塊，并將其送往烘干機(jī)烘干，使其中所含水分小于0.7％(重量)。
將烘干后的所述廢舊輪胎切塊送往除濕機(jī)，在該除濕機(jī)中進(jìn)一步排除所述塊切中的殘余水分，并將橡膠切塊的溫度降至環(huán)境溫度，以減輕深冷工位的負(fù)荷。
通過輸送機(jī)將經(jīng)過上述處理的廢舊輪胎切塊輸往深冷工位的旋轉(zhuǎn)進(jìn)料裝置中。所述切塊經(jīng)內(nèi)筒上的進(jìn)料開口陸續(xù)落入旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置的，由相鄰隔板和端蓋形成的空間中。電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)使隔板和端蓋旋轉(zhuǎn)，所述切塊經(jīng)所述內(nèi)筒的出料開口被帶入深冷室內(nèi)，然后落在純棉織制的傳送帶上。傳送帶的行進(jìn)速度由變頻電動機(jī)控制，它保證所述廢舊輪胎切塊在深冷室中的，由冷凍機(jī)形成的-120℃以下的低溫環(huán)境中滯留12分鐘以上。這段滯留時(shí)間足以保證所述切塊在接近滾磨式破碎機(jī)時(shí)成為脆性體。在環(huán)境溫度固定的條件下，傳送帶的行進(jìn)速度取決于深冷室的長度，而所述滯留時(shí)間的選擇則與所述切塊的尺寸密切相關(guān)。上述參數(shù)可以通過有限的實(shí)驗(yàn)或計(jì)算確定，而這類實(shí)驗(yàn)及計(jì)算是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)的。
當(dāng)已成為脆性體的所述廢舊輪胎切塊經(jīng)所述純棉輸送帶的輸送而落在位于深冷室中的所述滾磨式破碎機(jī)的表面布滿鱗片式凸起的相向同步旋轉(zhuǎn)的一對上磨輥上時(shí)，在上輥擠壓作用下被破碎成尺寸不大于6mm的橡膠粒，該橡膠粒接著落在表面同樣布滿鱗片狀凸起的相向異步旋轉(zhuǎn)的下磨輥上。由于這對下磨輥的兩個(gè)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速不同，使上述橡膠粒經(jīng)受研磨，同時(shí)由于下磨輥間的間隙較小，因而所述碎塊經(jīng)受碾壓，結(jié)果被破碎成尺寸不大于3mm的碎粒，所得的廢舊輪胎碎粒的尺寸可能遠(yuǎn)小于3mm，而大部分所述碎粒的粒度為1-3mm。由于所述廢舊輪胎切塊已被破碎了，所以含在其中大部分簾線纖維及鋼絲就與橡膠分開了，碎粒經(jīng)位于前述滾磨破碎機(jī)下游的旋轉(zhuǎn)式出料口排出深冷室以進(jìn)行分選去雜程序。
將上述的廢舊輪胎碎粒用篩選機(jī)篩選除長度小于8mm尼龍纖維，再用風(fēng)選機(jī)排除所述的碎粒中的長度小于3mm的尼龍纖維等，再將所得物料送入磁選機(jī)以去掉其中的磁性物質(zhì)，如鋼絲等；送入色選機(jī)以除去其中的非磁物質(zhì)，如有色金屬、塑料等，最后得到橡膠含量大于99.7％，粒度小于3mm的橡膠顆粒。
本發(fā)明的用上述回收橡膠制備橡膠粉的工藝包括如下步驟1.用制冷機(jī)使回收的橡膠冷卻而脆化；2.回收橡膠經(jīng)受次沖擊、剪切和研磨，而成為粒度小于120目的橡膠粉。
用于上述工藝的設(shè)備包括1.深冷室；
2.位于該深冷室中的錘片式粉碎機(jī)；所述錘片式粉碎機(jī)包括1.一組固定在旋轉(zhuǎn)軸上的錘片，所述錘片呈按一定的方向扭轉(zhuǎn)的多角星形，其尖端有刃口，該錘片組中的各錘片按均勻地錯(cuò)開一個(gè)角度的方式布置，致使該錘片組中各錘片尖端部的頂端面形成一個(gè)螺旋角為40°-50°的螺旋面，該螺旋面的扭轉(zhuǎn)方向與該旋轉(zhuǎn)主軸的旋轉(zhuǎn)方向相一致；2.一對以所述旋轉(zhuǎn)軸為軸對稱地水平固定在所述錘片組兩側(cè)的切刀，所述切刀的長度與所述錘片組的長度相同，所述切刀的刀口與錘片的刃口保持規(guī)定的間隙；3.位于所述錘片組正下方，并與錘片保持規(guī)定間隙的篩網(wǎng)。
上述的使回收橡膠粒深冷的步驟及實(shí)施該步驟的深冷室與前述回收橡膠時(shí)所經(jīng)歷的深冷步驟和所用的深冷室結(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。
上述制備橡膠粉的工藝是這樣實(shí)施的將按前述方法得到的來自廢舊輪胎的粒度不大于3mm，橡膠純度大于99.7％的橡膠粒用輸送裝置送到所述深冷室的旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置上方，所述橡膠粒經(jīng)內(nèi)套上的進(jìn)料開口連續(xù)地落在所述旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置中的，由相鄰隔板和端蓋形成的空間中。隨著旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，位于隔板和端蓋形成的空間中的所述橡膠粒連續(xù)地進(jìn)入所述深冷室，并落在所述旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置下方的輸送帶上。電動機(jī)推動橫梁作上、下往復(fù)的平行轉(zhuǎn)動，從而帶動托輥轉(zhuǎn)動。位于所述托輥上的傳送帶在托輥的帶動下，載帶著落在其上的橡膠粒一起向位于深冷室內(nèi)另一端的錘片式粉碎機(jī)行進(jìn)。通過控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制傳送帶的行進(jìn)速度，將其上的橡膠粒在所述深冷室中的滯留時(shí)間，即，傳送帶在一個(gè)過程中的行進(jìn)時(shí)間控制在12分鐘以上，以保證在-120℃以下的環(huán)境溫度中將所述橡膠粒轉(zhuǎn)變成脆性體。當(dāng)所述橡膠粒到達(dá)傳送帶終點(diǎn)時(shí)，它們已充分脆化，所述脆化了的橡膠粒經(jīng)錘片式粉碎機(jī)上方的料斗進(jìn)入該裝置中的粉碎室。隨著旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，所述的脆性橡膠粒被帶往旋轉(zhuǎn)錘片的固定切刀間的間隙處，在該間隙處，所述脆性橡膠粒經(jīng)受沖擊、剪切，然后在錘片和篩網(wǎng)間被研磨，最終被破碎成粒度小于120目，部分小于200目的橡膠粉。由于錘片組中的各錘片是以螺旋狀布置的，所以該錘片以螺旋推料器的方式迫使橡膠粉按所述螺旋的走向移動，而不會逆向運(yùn)動。粉料的有序運(yùn)動，有利于粉料的收集及工藝流程順利和連續(xù)地進(jìn)行。由于旋轉(zhuǎn)軸以1490轉(zhuǎn)/分的速度高速旋轉(zhuǎn)，所以所述橡膠粒迅速被粉碎成粒度小于120目的橡膠粉，隨后精細(xì)粉碎的橡膠粉經(jīng)旋轉(zhuǎn)式出料裝置(出料口設(shè)有冷源回收裝置)，進(jìn)入升溫降塵室，然后被收集。該升溫降塵室設(shè)有紗籠分流裝置。


圖1是本發(fā)明用于處理廢舊輪胎工藝的設(shè)備的組成示意圖。
圖2是上述設(shè)備中的切割機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是上述滾磨式初破機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明制備橡膠粉所用設(shè)備中的錘片式粉碎機(jī)的側(cè)剖面圖。
圖5是上述錘片式粉碎機(jī)中錘片組布置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖具體地說明本發(fā)明參見圖1，將收集到的廢舊輪胎放入預(yù)處理工位1的清洗機(jī)1-1中清洗。本發(fā)明的處理廢舊輪胎的清洗機(jī)優(yōu)選由機(jī)械手控制的干洗式清洗機(jī)。所述的機(jī)械手式的清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)與用于洗車房的清洗機(jī)結(jié)構(gòu)類似。在該機(jī)械手式清洗機(jī)的臂上裝有鋼絲-尼龍復(fù)合刷。在該復(fù)合刷的外圈布有較長的尼龍纖維，其內(nèi)圈布有較短的鋼絲。所述的鋼絲-尼龍復(fù)合刷在機(jī)械手的操控下伸向豎直放置的廢舊輪胎的內(nèi)外表面，隨著該復(fù)合刷的轉(zhuǎn)動，其中的鋼絲將較牢固地附著在輪胎表面上的異物，如泥土、小石子等強(qiáng)力刮下，同時(shí)尼龍纖維將它們抹掉。在該清洗過程中用干洗法而不是用常規(guī)的濕洗法的原因是盡可能減少附著在該輪胎表面的水分，以免它們在深冷室中結(jié)霜。
經(jīng)肉眼觀測，所述廢舊輪胎表面的異物已被去除干凈后，將其送往裁斷機(jī)1-2。所述廢舊輪胎豎立地被放在裁斷機(jī)1-2中，裁斷機(jī)兩側(cè)的切刀將該輪胎兩側(cè)的金屬輪輞割下，裁斷機(jī)的上部的另一把割刀沿所述廢舊輪胎面中心線將其剖成兩半。
上述的清洗和裁斷工序當(dāng)然也可以用其它手段，如手工方式完成，本發(fā)明優(yōu)選上述的作業(yè)方式。
將被剖開的廢舊輪胎送往切割機(jī)1-3。參見圖2，本發(fā)明采用的切割機(jī)1-3包括一個(gè)切割刀輥3′-1和一切割砧板3′-2。割開的廢舊輪胎塊3′-3平放在砧板3′-2上，其長度方向與刀輥軸3′-5的方向平行。切割刀輥3′-1的表面沿該輥的軸向平行地設(shè)有數(shù)列切刀3′-4，該切刀3′-4的刀口呈鋸齒狀，相鄰的兩條刀口的夾角為較小的銳角或較大的鈍角。當(dāng)切割刀輥3′-1轉(zhuǎn)動時(shí)，其上的切刀3′-4逐漸壓在位于砧板3′-2上面的舊廢舊輪胎片3′-3上。隨著刀輥3′-1的轉(zhuǎn)動，最終在所述廢舊輪胎片3′-3上形成一條貫穿的鋸齒形刀口3′-6。當(dāng)鋸齒形刀口3′-6形成后，刀輥3′-1抬起，同時(shí)刀輥3′-1相對砧板3′-2平行地橫向移位，該移動的距離與鋸齒形切刀3′-4的相鄰的齒寬相等。此后，刀輥3′-1正向轉(zhuǎn)動，與前述相同，在該廢舊輪胎片3′-3上又形成一條新的貫穿的鋸齒形切口3′-6，這兩條相鄰的鋸齒形貫穿切口3-6′因錯(cuò)開一段距離，于是形成了一連串廢舊輪胎切塊3′-7。該切塊的形狀大致為截面呈菱形的棱柱體。這種形狀的優(yōu)點(diǎn)是將所述廢舊輪胎的切塊隨機(jī)地混放在一起時(shí)，它們不易彼此粘結(jié)形較大的塊體。所述的廢舊輪胎切塊3′-7的體積取決于冷凍機(jī)組的功率及該切塊在深冷室中的預(yù)定滯留時(shí)間。在本發(fā)明舉例的條件下，該切塊的截面菱形的長對角線的長度以小于8mm為宜。
為防止深冷室中出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，需要控制上述廢舊輪胎切塊中所含的水分。本發(fā)明采用但不限于，烘干機(jī)1-4去除所述切塊中的水分，所述烘干機(jī)1-4可以采用糧食機(jī)械專用的烘干機(jī)。經(jīng)過烘干處理的切塊中的水分應(yīng)小于0.7％(重量)。
經(jīng)過烘干處理的上述廢舊輪胎切塊因烘干而溫度上升。為減輕深冷室工位的工作負(fù)荷以及進(jìn)一步去除所述廢舊輪胎中所含的水分，將其送往除濕機(jī)1-5中作除濕降溫處理。本發(fā)明采用但不限于，糧食機(jī)械專用的除濕機(jī)。經(jīng)過除濕處理后的所述廢舊輪胎切塊中的水分含量低于0.3％(重量)，其溫度低于30℃。
經(jīng)輸送機(jī)1-6將上述經(jīng)過除濕處理的所述廢舊輪胎切塊送往深冷工位2。參見圖1，該深冷工位包括一條隧道狀的直深冷室2-1，用于降低深冷室2-1中環(huán)境溫度的至少三級復(fù)疊的制冷機(jī)組2-2，分別設(shè)在直深冷室2-1兩端的旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置2-3和旋轉(zhuǎn)式出料裝置2-4，以及傳送裝置2-5。
參見圖1，旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置2-3和旋轉(zhuǎn)式出料裝置2-4的結(jié)構(gòu)，形狀和尺寸相同。以旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置2-3為例，它包括一條由驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸2′-1，數(shù)個(gè)以其長邊與軸2′-1固定連接，并沿該軸2′-1的徑向取向的矩形隔板2′-2，與矩形隔板2′-2的兩短邊垂直地固定相連的兩個(gè)端蓋2′-6，圍住矩形隔板2′-2外緣長邊的圓筒狀內(nèi)筒2′-4，所述內(nèi)筒2′-4與深冷室氣密地相連。所述的內(nèi)筒2′-4具有分別位于其上、下方的進(jìn)料口和出料口，在矩形隔板2′-2的外緣長邊和內(nèi)筒2′-4的內(nèi)表面間設(shè)有密封裝置2′-3，端蓋2′-6的外表面和內(nèi)筒2′-4內(nèi)表面間也設(shè)有密封裝置2′-3，從而當(dāng)隔板2′-2和端蓋2′-6隨旋轉(zhuǎn)軸2′-1轉(zhuǎn)動時(shí)，它們與內(nèi)筒之間一直是氣密的，即，不會因旋轉(zhuǎn)而使外界空氣進(jìn)入深冷室2-1。所述的密封裝置，比如，是采用高密度毛氈等制成的。
經(jīng)輸送機(jī)1-6落在所述隔板2′-2和端蓋2′-6構(gòu)成的空間中的所述廢舊輪胎切塊隨旋轉(zhuǎn)進(jìn)料裝置2-3的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)內(nèi)筒2′-4′上方的出料口陸續(xù)落在深冷室2-1內(nèi)的傳送裝置2-5的傳送帶2′-7上。本發(fā)明傳送帶2′-7是由純棉織制的、厚度為12mm的編織物構(gòu)成，為增加傳送帶2′-7的強(qiáng)度，其中浸有負(fù)離子纖維素。所述的制冷機(jī)組2-2，比如是采用三級復(fù)疊方式連接，型號為比澤爾(K2923T(B)66-100.2Y)的制冷機(jī)構(gòu)成，本發(fā)明優(yōu)選，但不限于這種制冷機(jī)及這種連接方式。
制冷機(jī)組的連接方式，取決其中的制冷機(jī)的容量，深冷室的尺寸，輪胎切塊的預(yù)定滯留時(shí)間等因素，關(guān)鍵在于只要能將深冷室內(nèi)的環(huán)境溫保持在-120℃以下，任何型號的制冷機(jī)及其連接方式都是可以接受的。在溫度這樣低的工作條件下，用于支撐傳送帶2′-7的托輥2′-8不能選用常規(guī)的被動式托輥。為此，本發(fā)明選用主動式的托輥。參見圖1，本發(fā)明的用于深冷室2-1中的輸送裝置2-5中的托輥2′-8，在靠近其邊緣部位設(shè)有連桿2′-9，電動機(jī)與連桿2′-9可轉(zhuǎn)動地相連接，并使它水平地轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動各個(gè)托輥2′-8同步地轉(zhuǎn)動。結(jié)果各托輥2′-8驅(qū)使承載著所述廢舊輪胎切塊的傳送帶2′-7運(yùn)行。傳送帶走完整個(gè)行程后，其上所載的廢舊輪胎切塊因冷卻由彈性體變成脆性體。在傳送帶的終點(diǎn)，脆化了的廢舊輪胎切塊經(jīng)傳送裝置(未示)送到位于深冷室內(nèi)的滾磨式破碎機(jī)3-1中。參見圖3，所述的滾磨式破碎機(jī)3-1包括兩組上、下布置的磨輥組3′-1和3′-2。磨輥組3′-1和3′-2中的四根磨輥的輥徑相同，它們鑲有表面上都均勻地布滿鱗狀的凸起的輥套。磨輥組3′-1中的兩磨輥以相同的轉(zhuǎn)速相向轉(zhuǎn)動，磨輥間的間隙要小于所述已經(jīng)脆化了的廢舊輪胎切塊的平均尺寸，比如，該間隙保持在10-12mm之間。磨輥組3′-2中的兩磨輥也相向地轉(zhuǎn)動，但二者轉(zhuǎn)速不同，該轉(zhuǎn)速差一般為370轉(zhuǎn)/分。此外磨輥組3′-2的間隙較小，一般以不大于3mm為宜。從傳送帶(未示)落下的所述已脆化了的廢舊輪胎切塊落在上磨輥組3′-1的兩個(gè)磨輥表面上，由于此磨輥組3′-1相向轉(zhuǎn)動，它們把所述的廢舊輪胎切塊帶到了該兩磨輥間的間隙中。在這里，所述的脆性的廢舊輪胎切塊因受兩磨輥的擠壓而碎裂，所產(chǎn)生的碎塊則落在下磨輥組3′-2上。同樣，因該磨輥組中的兩磨輥相向轉(zhuǎn)動，故來自上一磨輥組的廢舊輪胎碎塊被帶到此二輥之間，隨二磨輥的相向轉(zhuǎn)動，所述廢舊輪胎碎塊被進(jìn)一步擠壓而破碎，又由于二下磨輥的轉(zhuǎn)速不同，所述碎塊在經(jīng)受二磨輥的擠壓的同時(shí)，還經(jīng)受二磨輥的表面的鱗狀凸起的研磨。經(jīng)過滾磨式破碎機(jī)3-1處理后的廢舊輪胎碎塊的最大尺寸已小于3mm。當(dāng)所述的廢舊輪胎碎塊的最大尺寸達(dá)到3mm以下時(shí)，其中所含的橡膠已與輪胎中其它物質(zhì)，如簾線纖維、鋼絲、有色金屬、塑料等充分分開。經(jīng)滾磨式破碎機(jī)破碎的物料，被旋轉(zhuǎn)式出料裝置2-4帶出深冷室。
經(jīng)過上述滾磨破碎機(jī)處理的廢舊輪胎物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)式出料裝置2-4的出料口(出料口設(shè)有冷源回收裝置)被送往篩選機(jī)3-2進(jìn)行篩選。所述的篩選機(jī)3-2可以是震動篩類型的常規(guī)篩選機(jī)。篩選機(jī)3-2將所述廢舊輪胎中的橡膠粒與尺寸較大(8mm以下)的簾線纖維及鋼絲等物分離，篩下的廢舊輪胎碎粒含有更多的橡膠組分。
將篩下的碎物送往風(fēng)選機(jī)3-3，以進(jìn)一步去除尺寸較小(小于3mm)的簾線纖維。風(fēng)選機(jī)3-3可以是常規(guī)用于糧食機(jī)械工業(yè)中的風(fēng)選機(jī)。所述廢舊輪胎碎粒經(jīng)過風(fēng)選后，其中所含的橡膠含量又進(jìn)一步提高。
將經(jīng)過風(fēng)選的橡膠粒再用磁選機(jī)3-4進(jìn)行磁選，以去除其中所含的磁性物質(zhì)，如輪胎中所含的鋼絲等。常規(guī)的磁選機(jī)都可用于對所述廢舊輪胎碎粒進(jìn)行磁選，比如，可以選用三輥磁選機(jī)。
經(jīng)過上述磁選的橡膠碎粒還要經(jīng)受一次色選，以去除所述橡膠粒中所含的非磁性物質(zhì)，如有色金屬、塑料等物。在該工序中所用的色選機(jī)3-5可采用常規(guī)用于糧食工業(yè)中的色選機(jī)。經(jīng)過以上步驟處理過的粒度小于3mm的廢舊輪胎碎粒中的橡膠含量可達(dá)99.7％(含炭黑)以上。這樣的橡膠粒已可直接用于制作橡膠制品，或者用于生產(chǎn)精細(xì)橡膠粉，以滿足輪胎工業(yè)，其它橡膠制品、改性瀝青、建筑材料、以及防水材料等方面的需要。
下面敘述粒度小于120目的橡膠粒的制備過程。
將得自前述過程的粒度小于3mm，橡膠含量大于99.7％(含炭黑)的橡膠粒在深冷室4冷凍。該深冷室4與前述的深冷室2-1的結(jié)構(gòu)相同，但其中不設(shè)滾磨破碎機(jī)3-1，而是設(shè)有錘片式粉碎機(jī)4-1。參見圖4，本發(fā)明的錘片式粉碎機(jī)4-1包括一個(gè)位于其最上方的料斗4-2、與料斗4-2相通的位于其正下方的粉碎室4-3、安裝在粉碎室4-3中的錘片組4-4、連接錘片組4-4的旋轉(zhuǎn)軸4-5、以旋轉(zhuǎn)軸4-5為對稱軸對稱地水平安裝在所述粉碎室兩側(cè)的切刀4-6、以及位于粉碎室4-3正下方的篩網(wǎng)4-8。所述錘片4-4的截面是按順時(shí)針方向扭轉(zhuǎn)的三角星形，三個(gè)角的頂端上有刃口，錘片4-4通過鍵4-7與旋轉(zhuǎn)軸4-5固定相連。多片錘片組成一個(gè)錘片組。在本實(shí)施方案中，錘片組有9片錘片。錘片的數(shù)目與粉碎效率有關(guān)，該數(shù)目越大，粉碎效率越高。參加圖5，錘片組中各相鄰的錘片錯(cuò)開一個(gè)相等的角度，從而使該錘片組的外緣的頂端表面形成一個(gè)螺旋面，其螺旋角為45°。切刀4-6的長度與錘片組4-4的長度相等。所述橡膠粒在切刀和錘片間經(jīng)受沖擊和剪切，在所述錘片組的外緣表面與所述篩網(wǎng)的間隙中經(jīng)受精細(xì)研磨。
在粉碎室4-3中，所述的脆性橡膠粒經(jīng)受錘片組的沖擊，錘片頂端刀口及切刀刀口的“剪切”及在錘片外緣頂面和篩網(wǎng)間的間隙中的“碾磨”，很快被粉碎成細(xì)小的顆粒。由于所述錘片組的主軸以1490/分轉(zhuǎn)速高速旋轉(zhuǎn)，被粉碎的橡膠粉以1～1.2公斤/秒的速度被粉碎至120目(以常州星光機(jī)械廠制造的篩網(wǎng)目計(jì))以下，最細(xì)達(dá)200目的粒度。由于錘片組中的各錘片是按螺旋的方式排列的，所以被粉碎的材料總是按螺旋面推進(jìn)的方向移動，而不會逆向地或無序地移動，這種物料移動的方式無疑有益于所得粉料的收集及進(jìn)一步處理。
本發(fā)明采用制冷機(jī)組取代傳統(tǒng)的液氮使橡膠粒深冷。從而不但使運(yùn)行成本下降，還避免了傳統(tǒng)的液氮深冷帶來的環(huán)境污染問題。用錘片式粉碎裝置取代傳統(tǒng)的球磨機(jī)，鋼齒磨等設(shè)備使所述橡膠粒精細(xì)粉碎，避免了磨球，磨齒與機(jī)殼之間的金屬沖擊和磨擦，從而保證了橡膠粉的高純度。該粉碎機(jī)的高效率保證了回收橡膠在脆性狀態(tài)下被精細(xì)地粉碎。
本發(fā)明從廢舊輪胎中回收橡膠以及制備橡膠粉的工藝不采用常規(guī)的液氮制冷方式，而采用制冷機(jī)組制冷，這不但在技術(shù)上保證了上述工藝可以以較低的成本運(yùn)行，避免了因使用液氮而帶來的污染環(huán)境問題，而且還將傳統(tǒng)的間斷式的工藝變成了可以連續(xù)運(yùn)行的工藝，這一點(diǎn)為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化提供了有力的技術(shù)保證。此外按本發(fā)明的工藝，在廢舊輪胎切塊被磨碎后，還要經(jīng)受篩分、風(fēng)選、磁選、色選步驟，從而使回收的橡膠純度很高，可以用作高級橡膠產(chǎn)品的原料。本發(fā)明采用錘片式粉碎裝置取代傳統(tǒng)的球磨機(jī)，鋼齒磨等設(shè)備使所述回收橡膠精細(xì)粉碎，避免了磨球，磨齒與機(jī)殼之間的金屬沖擊和磨擦，從而保證了橡膠粉的高純度。該粉碎機(jī)的高效率保證了回收橡膠在脆性狀態(tài)下被精細(xì)地粉碎。
權(quán)利要求
1.從廢舊輪胎中回收橡膠的工藝，它由以下步驟組成(1)將所述廢舊輪胎切割成橫截面為菱形的正棱柱狀的切塊，并使其含水量小于0.3％(重量)的預(yù)處理步驟；(2)用制冷機(jī)將所述廢舊輪胎切塊冷至橡膠脆化溫度以下的深冷步驟；(3)使經(jīng)深冷而脆化的所述廢舊輪胎切塊破碎，去雜而回收純度為99.7％(含炭黑)以上的橡膠的步驟。
2.權(quán)利要求1的工藝，其特征在于所述的預(yù)處理步驟由以下步驟組成(1)干洗廢舊輪胎；(2)切去所述廢舊輪胎兩側(cè)的金屬輪輞，并沿胎面中心線將所述廢舊輪胎剖成兩半；(3)將被剖開的所述廢舊輪胎切成長對角線長度不大于8mm的截面呈菱形的，正棱柱狀的切塊；(4)使所述正棱柱狀的切塊烘干至其所含水份小于0.7％(重量)；(5)使所述切塊除濕，至其含水量小于0.3％(重量)，其溫度降至環(huán)境溫度；所述的深冷步驟包括使所述的經(jīng)上述處理的廢舊輪胎切塊在溫度低于-120℃的環(huán)境中滯留至少12分鐘；所述的破碎去雜步驟包括(1)將經(jīng)深冷處理的廢舊輪胎切塊破碎成粒度小于3mm的廢舊輪胎顆粒；(2)去除混在所述廢舊輪胎顆粒中的長度小于8mm的簾線纖維及鋼絲；(3)去除混在所述廢舊輪胎顆粒中的長度小于3mm的簾線纖維及鋼絲；(4)去除混在所述廢舊輪胎顆粒中的磁性物質(zhì)；(5)去除混在所述廢舊輪胎顆粒中的非磁性物質(zhì)。
3.用于權(quán)利要求1或2的工藝的設(shè)備，該設(shè)備由預(yù)處理工位，深冷工位和破碎去雜工位組成，所述的預(yù)處理工位包括順序設(shè)置的清洗機(jī)、裁斷機(jī)、切割機(jī)、烘干機(jī)及除濕機(jī)；所述的深冷工位包括一條隧道狀的直深冷室，通過設(shè)在所述深冷室中的冷卻介質(zhì)管與之相通的制冷機(jī)組，分別設(shè)在所述深冷室兩端的，形狀、結(jié)構(gòu)和尺寸相同的旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置和旋轉(zhuǎn)式出料裝置，及設(shè)在該深冷室中的輸送裝置；所述的破碎去雜工位順序地包括設(shè)在深冷室中的滾磨式破碎機(jī)、篩選機(jī)、風(fēng)選機(jī)、磁選機(jī)和色選機(jī)。
4.權(quán)利要求3設(shè)備，其中(1)該預(yù)處理工位中所述清洗機(jī)是裝有多個(gè)鋼絲-尼龍復(fù)合刷的，由機(jī)械手控制的干洗機(jī)；(2)所述的裁斷機(jī)包括對稱地設(shè)在該機(jī)兩側(cè)的切刀及設(shè)在其中間部位的中心切刀；(3)所述的切割機(jī)包括一個(gè)可以定時(shí)地按規(guī)定距離橫向位移的、其上裝有橫列連續(xù)的鋸齒狀刀具的、可繞其中心線旋轉(zhuǎn)的刀具支撐輥，和位于該刀具支撐輥正下方的砧板；該深冷工位中所述的旋轉(zhuǎn)式進(jìn)料裝置和旋轉(zhuǎn)式出料裝置都包括一根水平放置的、與所述深冷室中心線垂直的軸，設(shè)在該軸上的、以其長邊與該軸固定相連的、按該軸的徑向取向的并均勻分布的多塊矩形隔板，設(shè)在所述矩形隔板短邊端、與之固定相連并與所述軸垂直的二個(gè)平的圓形端蓋，容納所述軸、隔板及端蓋的、上、下方分別有進(jìn)料開口和出料開口的內(nèi)筒，設(shè)在內(nèi)筒與隔板、端蓋間的密封裝置；(4)所述輸送裝置包括一條純棉織制的、浸有負(fù)離子纖維素的、厚度至少12mm的輸送帶，支撐該輸送帶的多個(gè)主動托輥，以及與所述主動托輥邊緣可轉(zhuǎn)動地相連的橫梁；所述破碎去雜工位中的滾磨式破碎機(jī)包括兩組上、下平行設(shè)置的磨輥，相鄰的上、下磨輥的中心線構(gòu)成的平面垂直于水平面，各磨輥的外表面鑲著帶有均勻的鱗狀凸起的輥套，兩個(gè)同步相向轉(zhuǎn)動的上磨輥表面間的距離為10-12mm，兩個(gè)異步相向轉(zhuǎn)動的下磨輥表面間的距離為3mm。
5.用權(quán)利要求1或2的工藝回收的橡膠制備橡膠粉的工藝，它包括如下步驟(1)使所述回收橡膠粒經(jīng)受制冷機(jī)冷卻而脆化；(2)使上述已經(jīng)脆化了的回收橡膠粒經(jīng)受沖擊、剪切和研磨，成為粒度小于120目的橡膠粉。
6.用于權(quán)利要求5的工藝的設(shè)備，它包括1)深冷室；2)位于該深冷室中的錘片式粉碎機(jī)，它包括(1)一組固定在旋轉(zhuǎn)軸上的錘片，所述錘片呈按一定的方向扭轉(zhuǎn)的多角星形，其尖端有刃口，該錘片組中的各錘片按均勻地錯(cuò)開一個(gè)角度的方式布置，致使該錘片組中各錘片尖端部的頂端面形成一個(gè)螺旋角為40°-50°的螺旋面，該螺旋面的扭轉(zhuǎn)方向與該旋轉(zhuǎn)主軸的旋轉(zhuǎn)方向相一致；(2)一對以所述旋轉(zhuǎn)軸為軸對稱地水平固定在所述錘片組兩側(cè)的切刀，所述切刀的長度與所述錘片組的長度相同，所述切刀的刀口與錘片的刃口保持規(guī)定的間隙；(3)位于所述錘片組下方，并與該錘片組保持規(guī)定間隙的篩網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供從廢舊輪胎回收橡膠的工藝，包括將廢舊輪胎切成切塊并除去水分的預(yù)處理步驟，通過深冷室使切塊脆化的步驟以及將脆化了的切塊破碎并去除其中雜質(zhì)的步驟。本發(fā)明還提供了用于上述工藝的設(shè)備，包括將廢舊輪胎切塊的預(yù)處理工位，將切塊深冷的工位以及將切塊破碎并去除其中雜質(zhì)的工位。本發(fā)明工藝制得的橡膠的純度可達(dá)99.7％以上。本發(fā)明還提供用回收橡膠制備120目以下的橡膠粉的工藝，包括使橡膠冷凍脆化及使脆化的橡膠經(jīng)受沖擊、剪切和研磨的步驟。本發(fā)明提供了用于該工藝的設(shè)備，它包括溫度低于－120°的深冷室及設(shè)有錘片組和切刀的錘片式粉碎機(jī)，該粉碎機(jī)可以迅速將其破碎成粒度小于120目以下的橡膠粉。
文檔編號B29B17/00GK1590060SQ20041004649
公開日2005年3月9日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者趙寶林 申請人:趙寶林