[发明专利]废轮胎的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废轮胎的综合利用方法，属于废弃物综合利用方法领域。

背景技术

汽车轮胎一般行驶3-5万km即需更换，随着汽车的普及，废轮胎产生的数量很大，迫切需要对废轮胎进行资源化、无害化处理。目前废轮胎常规处理方法堆积、燃烧等存在环境污染、浪费资源等缺点。

因此，研究一种处理效果好、运行简单以及成本低的废轮胎的综合利用方法具有很高的经济与环境效益。

发明内容

本发明旨在提供一种处理效果好、运行简单以及成本低的废轮胎的综合利用方法。

本发明所述的废轮胎的综合利用方法，包括以下步骤：

将废轮胎粉碎，同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体，到达反应腔，形成3000℃以上的高温气流，将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔，在等离子体的作用下，废轮胎粉以大约106K/s的速率加热，同时热解气化反应，收集气体可用作于混合燃烧气体，剩余固体可用作于炭黑。

优选的，本发明所述的进料速率为122.5g/min，输入功率为35.2kVA，输入功率/进料速率比为0.286。

更优选的，本发明所述的废轮胎粉颗粒为100目以上。

本发明所述的综合利用方法，利用热等离子体处理废轮胎，所得气体产物主要为C₂H₄、CH₄、C₂H₂、H₂、CO，热值在4-7MJ/m³之间，固体产物主要为炭黑。等离子体热解气化最初应用于煤气化，近年也有研究将其应用于生物质及废旧高分子材料，如废塑料、废轮胎等，优点是无液体油类产物，反应速度快，热解气热值高，反应在还原性条件下进行，产生的NO_x、SO_x、HCl、二噁英等污染物较少。

轮胎等离子体热解产物分布受多种因素影响，如输入功率、物料粒径、进料速率等。通过大量试验可以看出，输入功率保持35.2kVA不变，进料速率由40g/min左右提高到120g/min左右，则气体产率由60.6%下降到39.6％，热解碳黑产率由39.4％增加到69.02％。若进料量保持基本一致，随着输入功率的增加，气体产率增加，热解碳黑产率相应减小。

气体产物分析，在本发明所述的最佳条件下，气体产物得率为30.98%，产生的气体主要成分为H₂为18.54%、CH₄为1.01%、CO为3.27%、C₂H₄为0.54%、C₂H₂为3.6%、其他气体5.1%，热值在4-7MJ/m³之间。

固体产物分析，在本发明所述的最佳条件下，固体产物得率为69.02%，固体产物中含氢量很低，其H/C原子比与商业碳黑的H/C原子比很接近，而常规热解碳黑H/C原子比较高。由于轮胎中金属元素的存在，使热解碳黑的灰分含量很高，达15％左右，远远高于商业碳黑的灰分含量，因此，热解碳黑必须经过酸洗等过程以去除灰分，提高商业应用价值。对比商业碳黑原料及热解碳黑的特性。热解碳黑的BET比表面积为60-70m²/g，与N330类碳黑很接近，位于中间等级；SEM图像显示，热解碳黑形成一种凝聚结构，大小为50-2000μ；利用XPS对固体产物表面进行分析，在结合能0-1000eV范围内对样品表面进行扫描，主要元素为C，其次为O，还有少量Zn、Cu、Al。C15谱显示热解碳黑中的碳主要以石墨结构碳存在，碳的形态可以由中间值宽度粗略估计，中间值宽度越小，越接近石墨态。

本发明所述的废轮胎的综合利用方法，采用等离子体热解气化原理，对废轮胎进行处理得到可燃烧气体和炭黑两种可利用的产物。本发明所述的方法，具有运行简单以及成本低，不但消灭了污染，而且回收了高质量的能源和资源。

具体实施方式

实施例一：

将废轮胎粉碎至100目以上，同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体，到达反应腔，形成3000℃以上的高温气流，将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔，在进料速率为122.5g/min，输入功率为35.2kVA，输入功率/进料速率比为0.286的条件下，在等离子体的作用下，废轮胎粉以大约106K/s的速率加热，同时热解气化反应，收集气体可用作于混合燃烧气体，剩余固体可用作于炭黑。